JP4994061B2 - Integrated structure of translucent CIS thin film solar cell module and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a light-transmitting CIS thin film solar cell module having an integrated structure and a method for manufacturing the same.
既存のCIS系薄膜太陽電池モジュールの基本構成要素であるCIS系薄膜太陽電池セルが、青板ガラス等からなる透光性基板の上に、アルカリバリア層2B、金属裏面電極層(一般的には、Mo)2C、p型CIS系光吸収層2D、n型高抵抗バッファ層2E、n型窓層(透明導電膜)2Fの順で高品質薄膜層が順次積層された構造である。金属からなる裏面電極層及びp型CIS系光吸収層は透光性でないため、この部分で光が遮断され、既存のCIS系薄膜太陽電池モジュールにおいて透光性を得ることはできない。 A CIS-based thin-film solar cell, which is a basic component of an existing CIS-based thin-film solar cell module, has an alkali barrier layer 2B and a metal back electrode layer (in general, Mo) 2C, p-type CIS-based light absorption layer 2D, n-type high-resistance buffer layer 2E, and n-type window layer (transparent conductive film) 2F are sequentially stacked in this order. Since the back electrode layer and the p-type CIS light absorption layer made of metal are not light transmissive, light is blocked at this portion, and the light transmissive property cannot be obtained in the existing CIS thin film solar cell module.
非結晶系シリコン太陽電池モジュールにおいて、透光性を得るために、光透過窓を設けるもの(例えば、特許文献1参照。)、非結晶系シリコン薄膜太陽電池モジュールにおいて、光透過窓部上に形成された光電変換部及び裏面電極をエッチングにより除去、又はレーザー除去等により除去して、透光性を得るもの(例えば、特許文献2参照。)、入射光の一部を透過させる透光部を設けるために、光電変換部をエッチングにより除去するか、又はレーザースクライブ法により光電変換部及び裏面電極を部分的に同時除去するもの(例えば、特許文献3参照。)、更に、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルが、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池からなり、この太陽電池セルに透光性の小孔を多数設け、この多数の小孔を通じて反対側の景色が観察可能になっているもの(例えば、特許文献4参照。)等がある。 In an amorphous silicon solar cell module, in order to obtain translucency, a light transmission window is provided (for example, refer to Patent Document 1). In an amorphous silicon thin film solar cell module, formed on a light transmission window portion. The obtained photoelectric conversion part and back electrode are removed by etching or laser removal or the like to obtain translucency (for example, see Patent Document 2), and a translucent part that transmits part of incident light. In order to provide, the photoelectric conversion part is removed by etching, or the photoelectric conversion part and the back electrode are partially removed simultaneously by a laser scribing method (for example, see Patent Document 3), and further a solar cell module is configured. The solar cell to be manufactured is a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, an amorphous silicon solar cell, or a compound semiconductor solar cell. The solar cell is provided multiple translucent small holes, which views the opposite side is observable through this large number of small holes (e.g., see Patent Document 4.), And the like.
前記特許文献1〜4に記載のものは、透光性太陽電池モジュールに関するものではあるが、製造方法が複雑で、製造コストが増大し、透光性を確保するため、発電性能が犠牲になるという問題がある。 Although the thing of the said patent documents 1-4 is related with a translucent solar cell module, since a manufacturing method is complicated, manufacturing cost increases and translucency is ensured, power generation performance is sacrificed. There is a problem.
本発明は前記問題点を解消するもので、本発明の目的は、既存のCIS系薄膜太陽電池の製造方法に大きな変更を施すことなく、製造コストを大幅に上昇させることなく、発電性能の低下を抑制しつつ、透光性を確保して、窓材をはじめ建築材料としての適用を容易にすることである。 The present invention solves the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to reduce the power generation performance without significantly increasing the manufacturing cost without significantly changing the existing CIS-based thin film solar cell manufacturing method. It is to ensure translucency and suppress application as a building material including a window material.
(1)本発明は、透光性基板上に裏面電極層、p型CIS系光吸収層、n型高抵抗バッファ層、n型透明導電膜からなる窓層の順に積層されたCIS系薄膜太陽電池セルを複数個、特定の電圧となるようにパターニングにより電気的に直列に接続したCIS系薄膜太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールに透光部を形成するため、前記裏面電極層を高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部に該当する太陽電池セルのp型CIS系光吸収層及びn型高抵抗バッファ層を除去し、裏面電極層に相当する高耐熱性透明導電膜とn型透明導電からなる窓層との間で電気的接触を取る集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールである。 (1) The present invention is a CIS thin film solar in which a back electrode layer, a p-type CIS light absorption layer, an n-type high-resistance buffer layer, and a window layer made of an n-type transparent conductive film are laminated in this order on a light-transmitting substrate. A CIS-based thin-film solar cell module in which a plurality of battery cells are electrically connected in series by patterning so as to have a specific voltage, and the back electrode layer is formed to form a translucent portion in the solar cell module. A high heat-resistant transparent conductive film is formed by removing the p-type CIS light absorbing layer and the n-type high-resistance buffer layer of the solar battery cell corresponding to the light-transmitting portion, and corresponding to the back electrode layer This is a light-transmitting CIS thin film solar cell module with an integrated structure that takes electrical contact between a conductive film and a window layer made of n-type transparent conductivity.
(2)本発明は、透光性基板上に裏面電極層、p型CIS系光吸収層、n型透明導電膜からなる窓層の順に積層されたCIS系薄膜太陽電池セルを複数個、特定の電圧となるようにパターニングにより電気的に直列に接続したCIS系薄膜太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールに透光部を形成するため、前記裏面電極層を高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部に該当する太陽電池セルのp型CIS系光吸収層を除去した集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールである。 (2) The present invention specifies a plurality of CIS-based thin-film solar cells laminated on a light-transmitting substrate in the order of a back electrode layer, a p-type CIS-based light absorption layer, and a window layer made of an n-type transparent conductive film. A CIS-based thin film solar cell module connected in series by patterning so as to have a voltage of 5 mm, and in order to form a translucent portion in the solar cell module, the back electrode layer is made of a highly heat-resistant transparent conductive film A light-transmitting CIS-based thin-film solar cell module having an integrated structure in which a p-type CIS-based light absorption layer of a solar cell corresponding to the light-transmitting portion is removed.
(3)本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、その上にp型CIS系光吸収層及びn型高抵抗バッファ層を連続的に製膜又はp型CIS系光吸収層を製膜した後、透光部を形成するため、透光部に該当する太陽電池セルの前記連続製膜したp型CIS系光吸収層及びn型高抵抗バッファ層又はp型CIS系光吸収層を金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により除去し、その後、透明度の高いn型高抵抗バッファ層及びn型透明導電膜からなる窓層を連続的に製膜又はn型透明導電膜からなる窓層を製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するようにパターニング法を適用する集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (3) In the present invention, after forming a high heat-resistant transparent conductive film as a back electrode layer on a translucent substrate, a p-type CIS light absorption layer and an n-type high-resistance buffer layer are continuously formed thereon. After forming the film or the p-type CIS light absorption layer, the continuous p-type CIS light absorption layer and the n-type height of the solar cell corresponding to the light transmission part are formed in order to form the light transmission part. The resistance buffer layer or the p-type CIS light absorption layer is removed by a scraping method using a processing tool such as a metal blade, and then a window layer composed of a highly transparent n-type high-resistance buffer layer and an n-type transparent conductive film is continuously formed. After forming a film layer or a window layer made of an n-type transparent conductive film, the number of cells is regulated so that a specific voltage is obtained, and an integrated structure in which a plurality of cells are electrically connected in series is formed. Integrated light-transmitting CIS-based thin-film solar cell module using patterning method It is a manufacturing method of Le.
(4)本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、その上にp型CIS系光吸収層を製膜し、透光部を形成するため、透光部に該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層を金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により除去し、その後、n型高抵抗バッファ層製膜工程とn型透明導電膜からなる窓層を製膜した後、特定の電圧になるように太陽電池セル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するようにパターニング法を適用する集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (4) In the present invention, after forming a high heat-resistant transparent conductive film as a back electrode layer on a light-transmitting substrate, a p-type CIS light absorption layer is formed thereon to form a light-transmitting portion. Therefore, the p-type CIS-based light absorption layer of the solar battery cell corresponding to the translucent part is removed by a scraping method using a processing tool such as a metal blade, and then an n-type high-resistance buffer layer forming step and an n-type After forming a window layer made of a transparent conductive film, the patterning method is applied so as to form an integrated structure in which a plurality of cells are electrically connected in series by defining the number of solar cells to a specific voltage It is the manufacturing method of the translucent CIS type thin film solar cell module of the integrated structure which performs.
(5)本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第1のパターンを形成した後、その上にp型CIS系光吸収層、n型高抵抗バッファ層の順に連続的に製膜した後、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第2のパターンの形成後に、透光部を形成するため、セル幅に合わせた金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により、前記透光部に該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層及びn型高抵抗バッファ層を除去し、その上にn型透明導電膜からなる窓層を製膜する集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (5) In the present invention, after forming a high heat-resistant transparent conductive film as a back electrode layer on a translucent substrate, the number of cells is regulated so that a specific voltage is obtained, and a plurality of cells are electrically In order to form an integrated structure connected in series, after forming a first pattern by a laser method, a p-type CIS-based light absorption layer and an n-type high-resistance buffer layer are successively formed thereon, After forming the second pattern by the mechanical scribing method using a processing tool such as a metal needle with a sharp tip, a light transmitting part is formed by a scraping method using a processing tool such as a metal blade matched to the cell width. The integrated structure in which the p-type CIS light absorption layer and the n-type high-resistance buffer layer of the solar battery cell corresponding to the light-transmitting portion are removed and a window layer made of an n-type transparent conductive film is formed thereon. Manufacture of translucent CIS thin film solar cell module It is a method.
(6)本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第1のパターンを形成した後、その上にp型CIS系光吸収層、n型高抵抗バッファ層の順に連続的に製膜した後、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第2のパターンの形成後に、透光部を形成するため、セル幅に合わせた金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により、前記透光部に該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層及びn型高抵抗バッファ層を除去し、前記メカニカルスクライビング法による第2のパターンを形成後、その上にn型透明導電膜からなる窓層を製膜する集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (6) In the present invention, after a high heat-resistant transparent conductive film is formed as a back electrode layer on a translucent substrate, the number of cells is regulated so that a specific voltage is obtained, and a plurality of cells are electrically In order to form an integrated structure connected in series, after forming a first pattern by a laser method, a p-type CIS-based light absorption layer and an n-type high-resistance buffer layer are successively formed thereon, After forming the second pattern by the mechanical scribing method using a processing tool such as a metal needle with a sharp tip, a light transmitting part is formed by a scraping method using a processing tool such as a metal blade matched to the cell width. The p-type CIS light absorption layer and the n-type high-resistance buffer layer of the solar battery cell corresponding to the light-transmitting portion are removed, the second pattern is formed by the mechanical scribing method, and then the n-type transparent is formed thereon. Window layer made of conductive film A method for producing a light-transmissive CIS based thin-film solar cell module of an integrated structure of a film.
(7)本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第1のパターンを形成した後、その上にp型CIS系光吸収層を製膜し、透光部を形成するため、セル幅に合わせた金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層を除去し、その上にn型高抵抗バッファ層を製膜し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第2のパターンを形成後に、n型透明導電膜からなる窓層を製膜する集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (7) In the present invention, after a high heat-resistant transparent conductive film is formed on a translucent substrate as a back electrode layer, the number of cells is regulated so that a specific voltage is obtained, and a plurality of cells are electrically In order to form an integrated structure connected in series, a first pattern is formed by a laser method, and then a p-type CIS-based light absorption layer is formed thereon to form a translucent portion. The p-type CIS light absorbing layer of the solar battery cell corresponding to the light transmitting part is removed by a scraping method using a processing tool such as a metal blade, and an n-type high resistance buffer layer is formed thereon, Then, after forming a second pattern by a mechanical scribing method using a processing tool such as a metal needle having a sharp tip, a transparent CIS thin film solar cell having an integrated structure in which a window layer made of an n-type transparent conductive film is formed It is a manufacturing method of a module.
(8)本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第1のパターンを形成した後、その上にp型CIS系光吸収層を製膜し、透光部を形成するため、セル幅に合わせた金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層を除去し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第2のパターンを形成後に、n型高抵抗バッファ層、n型透明導電膜からなる窓層を連続製膜する集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (8) In the present invention, after a high heat-resistant transparent conductive film is formed on a translucent substrate as a back electrode layer, the number of cells is regulated so that a specific voltage is obtained, and a plurality of cells are electrically In order to form an integrated structure connected in series, a first pattern is formed by a laser method, and then a p-type CIS-based light absorption layer is formed thereon to form a translucent portion. The p-type CIS light absorbing layer of the solar cell corresponding to the light transmitting part was removed by a scraping method using a processing tool such as a metal blade, and then a processing tool such as a metal needle with a sharp tip was used. An integrated translucent CIS thin-film solar cell module manufacturing method in which an n-type high-resistance buffer layer and a window layer made of an n-type transparent conductive film are successively formed after forming a second pattern by a mechanical scribing method. .
(9)本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第1のパターンを形成した後、その上にp型CIS系光吸収層を製膜した後、透光部を形成するため、セル幅に合わせた金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層を除去し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第2のパターンの形成後、その上にn型高抵抗バッファ層とn型透明導電膜からなる窓層を製膜する集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (9) In the present invention, after a high heat-resistant transparent conductive film is formed on a translucent substrate as a back electrode layer, the number of cells is regulated so that a specific voltage is obtained, and a plurality of cells are electrically In order to form an integrated structure connected in series, a first pattern is formed by a laser method, a p-type CIS light absorption layer is formed on the first pattern, and then a light-transmitting portion is formed. The p-type CIS light absorbing layer of the solar cell corresponding to the light transmitting part is removed by a scraping method using a combined processing tool such as a metal blade, and then a processing tool such as a metal needle with a sharp tip is used. Of a light-transmitting CIS-based thin film solar cell module having an integrated structure in which a second layer is formed by a mechanical scribing method, and then a window layer made of an n-type high resistance buffer layer and an n-type transparent conductive film is formed thereon. Is the method.
(10)本発明は、前記n型透明導電膜からなる窓層を製膜した後の第3のパターンを形成時に、各太陽電池セル間の間隔(ピッチ)をセル幅のn倍(但し、nは2以上の整数である。)にする前記(3)乃至(9)の何れか1つに記載の集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (10) In the present invention, when forming the third pattern after forming the window layer made of the n-type transparent conductive film, the interval (pitch) between the solar cells is set to n times the cell width (however, (n is an integer greater than or equal to 2.) The manufacturing method of the translucent CIS type thin film solar cell module having an integrated structure according to any one of (3) to (9).
(11)本発明は、前記透光部を形成するためのスクレーピング法において使用する金属刃等の加工具が、基板面に垂直又は一定の角度を持たせると共に、除去した部材を集塵する集塵機構を具備する前記(3)乃至(9)の何れか1つに記載の集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (11) The present invention provides a dust collector in which a processing tool such as a metal blade used in the scraping method for forming the light-transmitting portion has a vertical or constant angle with respect to the substrate surface and collects the removed member. It is a manufacturing method of the translucent CIS type thin film solar cell module of the integrated structure as described in any one of said (3) thru | or (9) which comprises a structure.
(12)本発明は、前記n型透明導電膜からなる窓層を製膜した後に、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法又はレーザー法により、第3のパターンを形成する時に、前記透光部に該当する太陽電池セルには第3のパターンを形成しない前記(3)乃至(9)の何れか1つに記載の集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (12) In the present invention, after the window layer made of the n-type transparent conductive film is formed, the third pattern is formed by a mechanical scribing method or a laser method using a processing tool such as a metal needle having a sharp tip. The transparent CIS-based thin-film solar cell module having an integrated structure according to any one of (3) to (9), wherein a third pattern is not formed in the solar cell corresponding to the translucent portion when It is a manufacturing method.
(13)本発明は、前記金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法が、前記金属刃等の加工具をセル幅に合わせる前記(3)乃至(9)の何れか1つに記載の集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。 (13) The integration according to any one of (3) to (9), wherein the scraping method using the processing tool such as the metal blade adjusts the processing tool such as the metal blade to a cell width. It is the manufacturing method of the translucent CIS type thin film solar cell module of a structure.
本発明は、既存のCIS系薄膜太陽電池の製造方法に大きな変更を施す必要がないため、製造コストを大幅に上昇させることなく、発電性能の低下を抑制しつつ、透光性を確保することができるので、窓材をはじめ建築材料としての適用が容易となる。 The present invention does not require any significant changes to the existing CIS-based thin-film solar cell manufacturing method, and thus ensures translucency while suppressing a decrease in power generation performance without significantly increasing the manufacturing cost. Therefore, application as building materials including window materials becomes easy.
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明は集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
前記本発明の集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュール1を構成するCIS系薄膜太陽電池セル2は、図7に示すような基本構造であり、青板ガラス等からなる透光性基板2A、その上に、アルカリバリア層(形成しなくてもよい。)2B、高耐熱性透明導電膜からなる裏面電極層2C(非透光型の場合は、金属裏面電極層)、p型CIS系光吸収層2D、n型高抵抗バッファ層2E、n型透明導電膜窓層2Fの順で高品質薄膜層が順次積層されたサブストレート構造のpnヘテロ接合デバイスである。
Embodiments of the present invention will be described below.
The present invention relates to a translucent CIS thin film solar cell module having an integrated structure and a method for manufacturing the same.
A CIS-based thin-film
前記p型CIS系光吸収層2Cは、多元化合物半導体薄膜、特に、I-III-VI2 族カルコパイライト半導体、例えば、2セレン化銅インジウム(CuInSe2) 、2セレン化銅インジウム・ガリウム(CuInGaSe2) 、2セレン化銅ガリウム(CuGaSe2) 、2セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム(Cu(InGa)(SSe)2 ) 、2イオウ化銅インジウム(CuInS2 ) 、2イオウ化銅ガリウム(CuGaS2)、2イオウ化銅インジウム・ガリウム(CuInGaS2)、薄膜の2セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム(Cu(InGa)(SSe)2)を表面層として有する2セレン化銅インジウム・ガリウム(CuInGaSe2) のようなp型半導体からなる。 The p-type CIS-based light absorption layer 2C is a multi-component compound semiconductor thin film, in particular, an I-III-VI group 2 chalcopyrite semiconductor, for example, copper indium selenide (CuInSe 2 ), copper indium selenide, gallium (CuInGaSe). 2 ) Copper gallium diselenide (CuGaSe 2 ), Indium gallium selenide, sulfur indium gallium (Cu (InGa) (SSe) 2 ), Copper indium disulfide (CuInS 2 ), Copper gallium disulfide (CuGaS) 2 ) Copper indium gallium selenide (CuInGaS 2 ), copper indium gallium selenide (CuInGaSe 2 ), thin film of selenium, copper indium gallium sulphide (Cu (InGa) (SSe) 2 ) 2 ) It consists of a p-type semiconductor.
前記集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュール1は、その上面(表側面)に、接着剤である加熱、架橋したEVA樹脂フィルムを介してカバーカラスを貼着し、裏面側に、透光性基板2Aに、加熱、架橋したEVA樹脂フィルムを介してバックシートを貼着し、この構造体の外周囲にシール材を介してフレームを取り付けた構造となる。
The translucent CIS thin film
先ず、透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの構造の詳細について説明する。
図1、図2に示すように、CIS系薄膜太陽電池モジュール1は、透光性基板2A上に、必要応じてアルカリバリア層2B、裏面電極層2C、p型CIS系光吸収層2D、n型高抵抗バッファ層2E、n型透明導電膜からなる窓層2Fの順に積層されたCIS系薄膜太陽電池セル2を複数個、特定の電圧となるようにパターニングにより電気的に直列又は並列に接続した構造である。前記CIS系薄膜太陽電池モジュール1に透光部Bを形成するため、基板2Aを透光性の部材で形成し、前記裏面電極層2Cを高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、図1に示すように、前記透光部Bに該当するCIS系薄膜太陽電池セル2のp型CIS系光吸収層2D及びn型高抵抗バッファ層2Eを除去した構造にする、又は図2に示すように、前記透光部Bに該当するCIS系薄膜太陽電池セル2のp型CIS系光吸収層2Dのみを除去した構造にする、ことにより透光性を確保する。
First, the detail of the structure of a translucent CIS type thin film solar cell module is demonstrated.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the CIS thin film
また他の例としては、図3に示すように、CIS系薄膜太陽電池モジュール1の前記n型高抵抗バッファ層2Eを省略した構造とし、前記太陽電池モジュールに透光部を形成するため、前記裏面電極層を高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部に該当する太陽電池セルのp型CIS系光吸収層を除去した構造にすることにより透光性を確保する。
As another example, as shown in FIG. 3, the n-type high resistance buffer layer 2E of the CIS-based thin film
また他の例としては、図4に示すように、前記図1〜図3に示す、CIS系薄膜太陽電池モジュール1のn型透明導電膜からなる窓層の第3のパターンを形成時の各太陽電池セル間の間隔(ピッチ)をセル幅の2倍にすることにより、セル間隔(ピッチ)がセル幅の2倍の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールが形成される。なお、セル間隔(ピッチ)は前記セル幅の2倍に限定されることなく、その要求される透光量に応じて、セル幅のn倍(但し、nは2以上の整数である。)にすることができる。
As another example, as shown in FIG. 4, each of the third patterns of the window layer made of the n-type transparent conductive film of the CIS-based thin film
以下に、本発明の集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールの製造方法を、図1〜図4及び下記表1を用いて、説明する。 Below, the manufacturing method of the translucent CIS type thin film solar cell module of the integrated structure of this invention is demonstrated using FIGS. 1-4 and following Table 1. FIG.
図1及び表1のケース1に示すように、透光性基板2A上に、必要に応じてアルカリバリア層2Bを製膜し、高耐熱性透明導電膜を裏面電極層2Cとして製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第1のパターンを形成した後、その上にp型CIS系光吸収層2D、n型高抵抗バッファ層2Eの順に連続的に製膜した後、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第2のパターンの形成後に、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により、前記透光部に該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層2D及びn型高抵抗バッファ層2Eを除去し、その上にn型透明導電膜からなる窓層2Fを製膜した後、第3のパターンを形成する。なお、前記透光部を形成するためのスクレーピング法において使用する金属刃等の加工具の刃の幅をセル幅に合わせることにより、前記除去対象薄膜(この場合は、p型CIS系光吸収層2D及びn型高抵抗バッファ層2E)を正確に、且つ、迅速に(短時間)除去することができる。
As shown in FIG. 1 and
図1及び表1のケース2に示すように、前記ケース1の別の実施形態として、p型CIS系光吸収層2D、n型高抵抗バッファ層2Eの製膜後、前記透光部Bに該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層2D及びn型高抵抗バッファ層2Eを除去(ケース1と同様に)した後、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第2のパターンの形成し、その上にn型透明導電膜からなる窓層2Fを製膜した後、第3のパターンを形成する。
As shown in FIG. 1 and
図2及び表1のケース3に示すように、透光性基板2A上に、必要に応じてアルカリバリア層2Bを製膜し、高耐熱性透明導電膜を裏面電極層2Cとして製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第1のパターンを形成した後、その上にp型CIS系光吸収層2Dを製膜し、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層2Dを除去し、その上にn型高抵抗バッファ層2Eを製膜した後、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第2のパターンの形成後に、その上にn型透明導電膜からなる窓層2Fを製膜した後、第3のパターンを形成する。なお、前記透光部を形成するためのスクレーピング法において使用する金属刃等の加工具の刃の幅をセル幅に合わせることにより、前記除去対象薄膜(この場合は、p型CIS系光吸収層2D)を正確に、且つ、迅速に(短時間)除去することができる。 As shown in FIG. 2 and Case 3 of Table 1, after forming an alkali barrier layer 2B on a translucent substrate 2A as necessary and forming a high heat-resistant transparent conductive film as a back electrode layer 2C In order to form an integrated structure in which a plurality of cells are electrically connected in series by defining the number of cells so as to have a specific voltage, a p-type is formed on the first pattern by forming a first pattern by a laser method. The p-type CIS light absorbing layer of the solar cell corresponding to the light transmitting portion is formed by a scraping method using a processing tool such as a metal blade in order to form the CIS light absorbing layer 2D and form the light transmitting portion. 2D is removed and an n-type high resistance buffer layer 2E is formed thereon, and then a second pattern is formed thereon by a mechanical scribing method using a processing tool such as a metal needle with a sharp tip. Made window layer 2F made of n-type transparent conductive film After, to form a third pattern. The width of the blade of a processing tool such as a metal blade used in the scraping method for forming the translucent portion is adjusted to the cell width, thereby removing the thin film to be removed (in this case, the p-type CIS light absorption layer). 2D) can be removed accurately and quickly (short time).
図2及び表1のケース4に示すように、前記ケース3の別の実施形態として、p型CIS系光吸収層2Dを製膜し、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層2Dを除去(ケース3と同様に)した後、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第2のパターンを形成後に、その上にn型高抵抗バッファ層2E、n型透明導電膜からなる窓層2Fの順に連続的に製膜した後、第3のパターンを形成する。 As shown in FIG. 2 and case 4 in Table 1, as another embodiment of the case 3, a p-type CIS-based light absorption layer 2D is formed to form a light-transmitting portion. After removing the p-type CIS-based light absorption layer 2D of the solar battery cell corresponding to the translucent part by the scraping method using the same as in the case 3, a processing tool such as a metal needle having a sharp tip is then used. After forming the second pattern by the mechanical scribing method used, an n-type high resistance buffer layer 2E and a window layer 2F made of an n-type transparent conductive film are successively formed thereon, and then the third pattern is formed. Form.
図3及び表1のケース5に示すように、透光性基板2A上に、必要に応じてアルカリバリア層2Bを製膜し、高耐熱性透明導電膜を裏面電極層2Cとして製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第1のパターンを形成した後、その上にp型CIS系光吸収層2Dを製膜した後、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記p型CIS系光吸収層2Dを除去し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第2のパターンの形成後、その上にn型高抵抗バッファ層製膜工程とn型透明導電膜からなる窓層2Fを製膜した後、第3のパターンを形成する。 As shown in FIG. 3 and case 5 of Table 1, after forming the alkali barrier layer 2B on the translucent substrate 2A as necessary and forming the high heat-resistant transparent conductive film as the back electrode layer 2C, In order to form an integrated structure in which a plurality of cells are electrically connected in series by defining the number of cells so as to have a specific voltage, a p-type is formed on the first pattern by forming a first pattern by a laser method. After forming the CIS light absorption layer 2D, the p-type CIS light absorption of the solar cell corresponding to the light transmission part is formed by a scraping method using a processing tool such as a metal blade to form the light transmission part. After forming the second pattern by mechanical scribing using a processing tool such as a metal needle having a sharp tip after removing the layer 2D, an n-type high resistance buffer layer forming step and an n-type transparent conductive film are formed on the second pattern. After the window layer 2F made of To form a pattern.
図4及び表1のケース6に示すように、前記ケース1からケース5の何れかによりn型透明導電膜からなる窓層2Fを製膜した後の第3のパターンを形成時に、各太陽電池セル間の間隔(ピッチ)をセル幅の2倍にする。なお、セル間隔(ピッチ)は前記セル幅の2倍に限定されることなく、その要求される透光量に応じて、セル幅のn倍(但し、nは2以上の整数である。)にすることができる。
As shown in FIG. 4 and case 6 of Table 1, each solar cell is formed when the third pattern is formed after the window layer 2F made of an n-type transparent conductive film is formed by any of the
前記ケース1〜6における、透光部を形成するための金属刃等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法においては、金属刃等の加工具をセル幅に合わせることにより、p型CIS系光吸収層2D及びn型高抵抗バッファ層2Eの除去作業の効率を向上することができる。
In the mechanical scribing method using a processing tool such as a metal blade for forming a translucent part in the
前記ケース1〜6における、透光部を形成するためのスクレーピング法において使用するスクレーピング装置4は、図6に示すように、金属刃等の加工具を具備するスクレーピング部4Aと、スクレーピング部により除去された物質(p型CIS系光吸収層2Dとn型高抵抗バッファ層2E又はp型CIS系光吸収層2D)を集塵する集塵部4Bと、前記スクレーピング及び集塵の状態をモニターするモニター装置4Cを具備する。そして、前記金属刃等の加工具は、基板面に垂直又は一定の角度を持たせる。
The scraping device 4 used in the scraping method for forming the translucent part in the
前記ケース1〜6における、前記n型透明導電膜からなる窓層2Fを製膜した後に、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法又はレーザー法により、第3のパターンを形成する時に、前記透光部Bに該当する太陽電池セルには第3のパターンを形成しない。
After forming the window layer 2F made of the n-type transparent conductive film in the
1 本発明の集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュール
1’ 従来のCIS系薄膜太陽電池モジュール
2 本発明の集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュールを構成するCIS系薄膜太陽電池セル
2A 透光性基板
2B アルカリバリア層
2C 高耐熱性透明導電膜からなる裏面電極層
2D p型光吸収層
2E n型高抵抗バッファ層
2F n型透明導電膜窓層
P1 第1のパターン
P2 第2のパターン
P3 第3のパターン
A セル部
B 透光部
3 電極
4 スクレーピング装置
4A スクレーピング部
4B 集塵口
4C モニター装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記太陽電池モジュールに透光部を形成するため、前記裏面電極層を高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部に該当する太陽電池セルのp型CIS系光吸収層及びn型高抵抗バッファ層を除去し、裏面電極層に相当する高耐熱性透明導電膜とn型透明導電からなる窓層との間で電気的接触を取り、
前記複数のセルが直列接続される集積構造を形成するため、前記裏面電極層に第1のパターンが形成され、前記第1のパターンによって分割された互いに隣り合う裏面電極層上のp型CIS系光吸収層およびn型高抵抗バッファ層が、前記第1のパターンを跨ぐように除去され、前記p型CIS系光吸収層及びn型高抵抗バッファ層が除去された部分に、前記第1のパターンを跨ぐようにn型透明導電膜が形成されることを特徴とする集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュール。 Identify multiple CIS-based thin-film solar cells that are laminated in the order of a back electrode layer, a p-type CIS light-absorbing layer, an n-type high-resistance buffer layer, and a window layer made of an n-type transparent conductive film on a translucent substrate A CIS-based thin film solar cell module electrically connected in series by patterning so as to have a voltage of
In order to form a translucent part in the solar cell module, the back electrode layer is formed of a highly heat-resistant transparent conductive film, and the p-type CIS light absorbing layer and n-type solar cell corresponding to the translucent part are formed. removing the high-resistance buffer layer, Ri preparative electrical contact between the high heat resistant transparent conductive film and the window layer made of n-type transparent conductive corresponding to the back surface electrode layer,
In order to form an integrated structure in which the plurality of cells are connected in series, a first pattern is formed on the back electrode layer, and p-type CIS systems on the back electrode layers adjacent to each other divided by the first pattern The light absorption layer and the n-type high resistance buffer layer are removed so as to straddle the first pattern, and the p-type CIS light absorption layer and the n-type high resistance buffer layer are removed in the first portion. translucent CIS based thin-film solar cell module of an integrated structure, characterized in Rukoto n-type transparent conductive film is formed so as to straddle the pattern.
前記太陽電池モジュールに透光部を形成するため、前記裏面電極層を高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部に該当する太陽電池セルのp型CIS系光吸収層を除去し、
前記複数のセルが直列接続される集積構造を形成するため、裏面電極層に第1のパターンが形成され、前記第1のパターンによって分割された互いに隣り合う裏面電極層上のp型CIS系光吸収層が、前記第1のパターンを跨ぐように除去され、前記p型CIS系光吸収層が除去された部分に、前記第1のパターンを跨ぐようにn型透明導電膜が形成されることを特徴とする集積構造の透光性CIS系薄膜太陽電池モジュール。 Patterning a plurality of CIS-based thin-film solar cells stacked in this order on a translucent substrate in the order of a back electrode layer, a p-type CIS light-absorbing layer, and an n-type transparent conductive film so as to have a specific voltage A CIS-based thin film solar cell module electrically connected in series by
In order to form a translucent part in the solar cell module, the back electrode layer is formed of a highly heat-resistant transparent conductive film, and the p-type CIS light absorption layer of the solar cell corresponding to the translucent part is removed. ,
In order to form an integrated structure in which the plurality of cells are connected in series, a p-type CIS light on a back electrode layer adjacent to each other is formed with a first pattern formed on the back electrode layer and divided by the first pattern. An absorption layer is removed so as to straddle the first pattern, and an n-type transparent conductive film is formed so as to straddle the first pattern in a portion where the p-type CIS light absorption layer is removed. A translucent CIS-based thin-film solar cell module having an integrated structure.
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