JP5119376B2 - 光電変換装置及びその製造方法 - Google Patents

光電変換装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5119376B2
JP5119376B2 JP2012538528A JP2012538528A JP5119376B2 JP 5119376 B2 JP5119376 B2 JP 5119376B2 JP 2012538528 A JP2012538528 A JP 2012538528A JP 2012538528 A JP2012538528 A JP 2012538528A JP 5119376 B2 JP5119376 B2 JP 5119376B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass plate
photoelectric conversion
conversion unit
conversion device
melt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012538528A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2012073868A1 (ja
Inventor
亘 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2012538528A priority Critical patent/JP5119376B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5119376B2 publication Critical patent/JP5119376B2/ja
Publication of JPWO2012073868A1 publication Critical patent/JPWO2012073868A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • H01L31/0488Double glass encapsulation, e.g. photovoltaic cells arranged between front and rear glass sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00Re-forming shaped glass
    • C03B23/20Uniting glass pieces by fusing without substantial reshaping
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00Tempering or quenching glass products
    • C03B27/04Tempering or quenching glass products using gas
    • C03B27/06Tempering or quenching glass products using gas for glass products other than flat or bent glass plates, e.g. hollow glassware, lenses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/06Joining glass to glass by processes other than fusing
    • C03C27/08Joining glass to glass by processes other than fusing with the aid of intervening metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/06Joining glass to glass by processes other than fusing
    • C03C27/10Joining glass to glass by processes other than fusing with the aid of adhesive specially adapted for that purpose
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

本発明は、光電変換装置及びその製造方法に関する。
太陽光を利用した発電システムとして、アモルファスや微結晶等の半導体薄膜を積層した光電変換パネルが用いられている。このような光電変換パネルを太陽光発電システムに適用する際、外周部にモジュール枠部材を装着した光電変換装置(モジュール)として設置している。
図12から図14は、光電変換装置(モジュール)において一般的に用いられる構造例を示す。図12は、薄膜シリコン太陽電池等の薄膜系太陽電池に用いられ、図13は、単結晶又は多結晶シリコン太陽電池に用いられるスーパーストレート構造を示す。本構造では、光電変換パネル100はガラス板(ガラス基板)10と封止材12とで封止され、さらに封止材12側には屋外使用中に水分等の浸入を防ぐための金属薄膜等を有するバックシート14を重ね合わせている。また、光電変換パネル100の外周には、端面からの水分等の浸入及び破損を防ぐための端面シール16を設け、さらにその外側をモジュール枠部材18で補強している。
図14は、ガラスパッケージ構造の例を示す。この構造は、上記のバックシート14をガラス板20に置き換えたものであり、光電変換パネル100の端部では表面側のガラス板10と裏面側のガラス板20との間に端面シール22を充填して水分等の浸入を防いでいる。
一方、特許文献1には、フェムト秒のパルス幅を有するレーザビームを照射することによってガラス同士を溶着させる技術が開示されている。
米国特許第5,656,186号公報
スーパーストレート構造では、屋外での使用が長期間に亘るとバックシート14と封止材12とを透過して水分等が浸入するおそれがある。また、端面からの水分等の浸入による出力低下、断線等の不良の発生及び膜の剥離等の外観変化が生ずるおそれもある。さらに、長期的な信頼性を向上させようとすれば、封止部材の特性向上が必要となり、これらの使用量も増加するので、コストの増加を招く原因となる。
また、ガラスパッケージ構造では、端面からの水分等の浸入を防ぐことは難しく、特殊な端面シールを用いる必要があり、コストの増加を招いている。また、モジュール枠部材18を用いない構造の場合、夏季の高温時に封止材12が軟化することにより、ガラス板10とガラス板20との相対的な位置がずれるおそれがある。
さらに、表面側のガラス板10上に形成された光電変換素子の裏面側には、集電や電力を光電変換装置の外部へ取り出すための集電配線、集電配線と光電変換素子の裏面電極とを絶縁するための絶縁被覆材等が配置されており、表面側のガラス板10と裏面側のガラス板20との間に間隙が生じる。この間隙に空気が残されると、太陽光の照射等により空気の膨張・収縮が起こり、ガラス板10、20の破損や間隙を介した水の浸入等のおそれがある。
一方、間隙を小さくするべく、ガラス板10とガラス板20とを圧着すると、光電変換素子の裏面の構造体の凸部によって応力がガラス板20に印加され、破損の要因となるおそれがある。
本発明の1つの態様は、表面ガラス板と、表面ガラス板上に形成され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、を備え、表面ガラス板と裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融接合されている、光電変換装置である。
本発明の1つの態様は、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットを表面ガラス板上に形成する第1の工程と、光電変換ユニットを覆うように裏面ガラス板を配置し、表面ガラス板と裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部を溶融接合する第2の工程と、を備える、光電変換装置の製造方法である。
本発明の1つの態様は、表面ガラス板と、表面ガラス板上に形成され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、表面ガラス板と裏面ガラス板との間に生ずる間隙の少なくとも一部を埋設する酸化シリコン系材料からなる封止材と、を備え、表面ガラス板と裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融接合されている、光電変換装置である。
本発明の1つの態様は、表面ガラス板と、表面ガラス板上に形成され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、を備え、表面ガラス板と裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融接合され、表面ガラス板と裏面ガラス板との間の圧力が大気圧より減圧されている、光電変換装置である。
本発明によれば、外部環境からの水分等の浸入を抑制し、長期的な信頼性を向上した光電変換装置を提供することができる。
また、内部に残された空気の膨張・収縮による光電変換装置の破損や腐食を抑制した光電変換装置を提供することができる。
本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成を示す正面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す正面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の製造方法を説明する図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す正面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す正面図である。 従来の光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 従来の光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 従来の光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す正面図である。 本発明の第1の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第2の実施の形態における光電変換装置の構成を示す断面図である。 本発明の第2の実施の形態における光電変換装置の別例の構成を示す断面図である。 本発明の第2の実施の形態における光電変換装置の別例の構成を示す断面図である。 本発明の第3の実施の形態における光電変換装置の製造方法を説明する図である。 本発明の第3の実施の形態における光電変換装置の製造方法を説明する図である。
<基本構成>
本発明の第1の実施の形態における光電変換装置200は、図1の外観正面図及び図2の断面図に示すように、表面ガラス板(ガラス基板)30、光電変換ユニット32、裏面ガラス板34を含んで構成される。光電変換装置200は、薄膜シリコン太陽電池モジュールへの適用例を示すものである。なお、図2は、図1のラインa−aに沿った断面図である。図2では光電変換装置200の各構成部を明確に示すために、各構成部の厚さは実際とは異なる比で表している。
表面ガラス板30は、例えば、1m角及び板厚4mmのガラス板が適用される。ただし、これに限定されるものではなく、光電変換ユニット32の形成に適しており、光電変換装置200を機械的に支持できるものであればよい。光電変換装置200の光入射は基本的に表面ガラス板30側から行われる。
表面ガラス板30上には光電変換ユニット32が形成される。光電変換ユニット32は、透明電極、光電変換ユニット、裏面電極等を積層して形成される。透明電極は、例えば、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、インジウム錫酸化物(ITO)等に錫(Sn)、アンチモン(Sb)、フッ素(F)、アルミニウム(Al)等をドープした透明導電性酸化物(TCO)のうち少なくとも一種類又は複数種を組み合わせた膜を用いることができる。また、光電変換ユニットは、例えば、アモルファスシリコン光電変換ユニット(a−Siユニット)や微結晶シリコン光電変換ユニット(μc−Siユニット)等とされる。光電変換ユニットは、タンデム型やトリプル型のように複数の光電変換ユニットを積層した構造としてもよい。裏面電極は、透明導電性酸化物(TCO)や反射性金属、それらの積層構造とすることができる。透明導電性酸化物(TCO)としては、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、インジウム錫酸化物(ITO)等が用いられ、反射性金属としては、銀(Ag)、アルミニウム(Al)等の金属が用いられる。
裏面ガラス板34は、表面ガラス板30上に形成された光電変換ユニット32を覆うように設けられる。裏面ガラス板34は、例えば、表面ガラス板30と略同じ大きさを有し、板厚2mmのガラス板が適用される。ただし、これに限定されるものではない。
表面ガラス板30と裏面ガラス板34は、それらの外周辺領域の接合領域Aにおいて溶融接合されている。接合領域Aは、表面ガラス板30において光電変換ユニット32が形成されていない周辺部Bに設けられる。周辺部B(図1においてハッチングされていない領域)は、例えば、表面ガラス板30上に一旦形成した光電変換ユニット32をレーザ等で除去して設けることができる。表面ガラス板30と裏面ガラス板34とを溶融接合するために、図2に示すように、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34の少なくとも一方の周辺部を撓ませた状態とすることが好適である。
なお、光電変換装置200には、光電変換ユニット32において発電された電力を外部に取り出すためのインターコネクタ36を設けてもよい。ここで、光電変換ユニット32の膜厚は数μm及びインターコネクタ36の厚さも数百μm程度であるので、周辺部Bの幅が10mm程度であれば表面ガラス板30又は裏面ガラス板34の弾性変形により外周4辺を完全に密着させて接合領域Aにおいて溶融接合させることができる。
図3の断面図は、インターコネクタ36を介して発電電力を取り出す構成例を示す。この構成例では、裏面ガラス板34の所定の位置に開口部Cを設け、ここに電流パスとなる配線コード38を通す。さらに、開口部Cに重なる位置に端子ボックス40を配置し、配線コード38を端子ボックス40に接続する。これにより、開口部Cを端子ボックス40で覆い、封止効果を損なうことなく発電電力を外部へ取り出すことができる。なお、端子ボックス40内をブチル樹脂等で充填し、封止をより確実なものとしてもよい。また、開口部Cは、表面ガラス板30側に設けてもよい。
また、図4の平面図及び図5の断面図は、発電電力を取り出すための別の構成例を示す。図5は、図4のラインb−bに沿った断面を示す。この例では、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34の外周の一部に接合領域Aを設けず開口部Dとする。開口部Dには電流パスとなる配線コード38を通し、この部分のみを端面シール部材42で封止する。端面シール部材42で封止した部分は外部環境から水分等の浸入経路となり易いが、その領域を短くすることで従来構造より光電変換装置200の信頼性を高めることができる。
<溶融接合方法>
図6は、光電変換装置200における表面ガラス板30と裏面ガラス板34とを接合領域Aにて溶融接合する方法を示す。
図2に示したように、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34の少なくとも一方の周辺部を撓ませて、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との周辺部Bを密着させた状態とする。そして、密着させた周辺部Bの接触面に焦点を合わせてレーザ装置50からレーザビーム52を照射し、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34の外周4辺に沿って走査する。
レーザビーム52は、フェムト秒レーザビームとすることが好適である。すなわち、レーザビーム52は、1ナノ秒以下のパルス幅を有するものとすることが好適である。また、レーザビーム52は、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34の少なくとも一方で吸収が生ずる波長とすることが好適である。例えば、レーザビーム52は、波長800nmとすることが好適である。さらに、レーザビーム52は、表面ガラス板30と裏面ガラス板34とが溶融するに足りるエネルギー密度及び走査速度で照射することが好適である。例えば、レーザビーム52は、1パルス当たり10マイクロジュール(μJ)のパルスエネルギーで照射することが好適である。また、レーザビーム52は、60mm/分の走査速度で走査することが好適である。また、レーザビーム52は、表面ガラス板30側及び裏面ガラス板34側のいずれから照射してもよい。
なお、光電変換ユニット32やインターコネクタ36の厚みが大きく、表面ガラス板30と裏面ガラス板34の周辺部の隙間が大きくなる場合には、図7の断面図に示すように、隙間に充填材54を充填して充填材54を溶融させて表面ガラス板30と裏面ガラス板34とを溶融接合してもよい。
充填材54としては、Si、SiO、SiO2、SiOx等の表面ガラス板30と裏面ガラス板34とを溶融接合できる元素を含む材料を適用することが好適である。
また、レーザビーム52は、表面ガラス板30側及び裏面ガラス板34側のどちらからも照射することが可能であるので、結晶系シリコン太陽電池のように光電変換ユニット32(シリコン基板を含む)自体が厚い場合等においては、図8に示すように、充填材54の表面と表面ガラス板30とを溶融接合させ、充填材54の裏面と裏面ガラス板34とを溶融接合させる構成としてもよい。
このような場合、光電変換ユニット32による凹凸を平坦化するために従来の封止材56を併用してもよい。また、さらに封止効果を高めるために、従来の端面シール58とフレーム60とを併用してもよい。
また、接合領域Aは1本の線である必要はなく、図9の平面図及び図10の断面図に示すように、複数の接合領域Aを設けてもよい。図9及び図10に示すように、接合領域Aを平行に複数設けることによって、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との接合強度と気密性をより高めることができる。さらに、図11に示すように、格子状に接合領域Aを設けてもよい。これによって、接合強度と気密性をより高めることができる。なお、図11では、図を明確に示すために接合領域Aを線で示している。
図15の平面図及び図16の断面図は、発電電力を取り出すための別の構成例を示す。図16は、図15のラインd−dに沿った断面を示す。この構成例では、光電変換ユニット32で発電された電力を取り出すために第1集電配線62及び第2集電配線64が形成される。第1集電配線62は、並列に分割された光電変換ユニット32から集電を行うための配線であり、第2集電配線64は、第1集電配線62から端子ボックス66までを接続する配線である。
光電変換ユニット32の裏面電極上に第1集電配線62が延設される。第1集電配線62は、光電変換装置200の端辺付近において並列に分割された光電変換層の正電極同士及び負電極同士を接続するために形成される。したがって、第1集電配線62は、光電変換層の並列分割方向に直交する方向に沿って延設される。この構成例では、図15に示すように、第1集電配線62は左右の端辺に上下方向に沿って延設される。これによって、直列接続された光電変換ユニット32の正電極同士及び負電極同士が並列に接続される。
次に、第2集電配線64と裏面電極との間の電気的な絶縁を形成するために絶縁被覆材68を配設する。絶縁被覆材68は、図15及び図16に示すように、光電変換装置200の左右の端辺に沿って設けられた第1集電配線62近傍から中央部の端子ボックス66の配置位置まで、光電変換ユニット32の裏面電極上に延設される。ここでは、図15に示すように、絶縁被覆材68は、左右の第1集電配線62の近傍から端子ボックス66に向けて左右方向に沿って延設される。絶縁被覆材68は、例えば、ポリエステル(PE)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド、ポリフッ化ビニル等とすることが好適である。また、絶縁被覆材68は、裏面にシール状に接着剤が塗布されたものを用いることが好適である。
第2集電配線64は、図15及び図16に示すように、左右の第1集電配線62上から絶縁被覆材68上に沿って光電変換装置200の中央部へ向けて延設される。第2集電配線64と光電変換ユニット32の裏面電極との間に絶縁被覆材68が挟み込まれ、第2集電配線64と裏面電極との電気的な絶縁が保たれる。一方、第2集電配線64の一端は第1集電配線62上まで延設され、第1集電配線62に電気的に接続される。例えば、第2集電配線64は超音波はんだ等によって第1集電配線62に電気的に接続することが好適である。第2集電配線64の他端は、後述する端子ボックス66内の電極端子に接続される。
裏面ガラス板34によって光電変換装置200の裏面を封止する。このとき、裏面ガラス板34の端子ボックス66の取付位置付近に設けられた孔Xを通して第2集電配線64の端部を引き出す。そして、第2集電配線64の端部を端子ボックス66内の端子電極にハンダ付け等により電気的に接続し、端子ボックス66内の空間にシリコーン等の絶縁樹脂70を充填して蓋をする。端子ボックス66は、第2集電配線64の端部の引き出し用の孔Xの近傍にシリコーン等を用いて接着して取り付けることが好適である。
表面ガラス板30と裏面ガラス板34は、それらの外周辺領域の接合領域Aにおいて溶融接合されている。接合領域Aは、表面ガラス板30において光電変換ユニット32が形成されていない周辺部Bに設けられる。周辺部B(図1においてハッチングされていない領域)は、例えば、表面ガラス板30上に一旦形成した光電変換ユニット32をレーザ等で除去して設けることができる。表面ガラス板30と裏面ガラス板34とを溶融接合するために、図16に示すように、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34の少なくとも一方の周辺部を撓ませた状態とすることが好適である。
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態における光電変換装置300は、図17の断面図に示すように、表面ガラス板30、光電変換ユニット32、裏面ガラス板34に加えて封止材80を含んで構成される。図17では光電変換装置300の各構成部を明確に示すために、各構成部の厚さは実際とは異なる比で表している。
光電変換装置300では、裏面ガラス板34で光電変換ユニット32を覆う前に、封止材80を光電変換ユニット32の裏面に塗布し、焼成した後に裏面ガラス板34で覆う。
ここで、封止材80は、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34と熱膨張率が近い材料とすることが好適であり、酸化シリコン系の材料を用いることが好適である。酸化シリコン系の材料は、主成分としてSiO、SiO2、SiOxを少なくとも50%以上含有している材料とすることが好ましい。封止剤80を酸化シリコン系の材料とすることによって、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34との熱膨張係数を近くすることができ、太陽光照射等による加熱に起因する表面ガラス板30及び裏面ガラス板34と封止材80との間の熱応力の発生を抑制することができる。したがって、熱応力による表面ガラス板30及び裏面ガラス板34並びに封止材80の破損を防ぐことができる。
例えば、酸化シリコン(ガラス)の微粒子をアクリル等の樹脂のバインダや水又は有機溶剤等の溶媒に混合させたシリカゾル(シリカゲル)をスプレー塗布法やスピンコータ塗布法等で塗布する。その後、数十℃〜数百℃の加熱により封止材80を固化させ、裏面ガラス板34で覆い、表面ガラス板30と裏面ガラス板34とを接合する。
このように、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間において集電配線や絶縁被覆材等によって生ずる間隙の少なくとも一部を酸化シリコン系の封止材80により埋設する。これにより、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間において生ずる間隙の空気が排除され、空気の膨張・収縮の影響を低減でき、表面ガラス板30や裏面ガラス板34の破損を抑制することができる。また、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間隙を介した水の浸入を防ぐことができる。
図21に示すように、酸化シリコン(ガラス)の粉末とセルロース系樹脂とを混練してなるガラスフリットを封止材80として裏面ガラス板34上に塗布し、200℃で仮焼成した後、表面ガラス板30(光起電力装置を形成していない擬似試料)で覆い、外周に沿って波長976nm、出力24Wのレーザビームを走査速度300mm/sで照射する実験を行った。
このような条件で封止処理を行った場合、光学顕微鏡で確認したところ、封止材80を介して表面ガラス板30と裏面ガラス板34とが完全に溶融接合されていた。
また、上記方法で封止する前に、水分を吸収すると変色する感応物質(Humidity Indicator)を表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間に挟み込み、上記方法で溶融接合した試料を用意し、初期と高温高湿試験(温度85℃及び相対湿度85%)で1000時間放置した後の観察を行った。高温高湿試験後においても感応物質の変色はなく、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間に高い気密性が保たれていることが実証された。
図17は、第2の実施の形態における光電変換装置300の一例である。この例では、表面ガラス板30の光電変換ユニット32が形成された側の全面に封止材80を塗布した構造を有する。この場合、裏面ガラス板34で覆った後、光電変換装置300の外周部分の封止材80の表面と表面ガラス板30とを溶融接合させ、封止材80の裏面と裏面ガラス板34とを溶融接合させてもよい。
このような構造とすることによって、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34のいずれも大きく湾曲させることなく溶融接合させることができる。したがって、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34に印加される曲げ応力を小さくでき、表面ガラス板30や裏面ガラス板34の破損を抑制することができる。
図18は、第2の実施の形態における光電変換装置300の別例である。この例では、表面ガラス板30の光電変換ユニット32が形成された側の外周部分を残して封止材80を塗布した構造を有する。この場合、裏面ガラス板34で覆った後、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34の少なくとも一方の周辺部を撓ませた状態で表面ガラス板30と裏面ガラス板34とを溶融接合させる。接合領域は、表面ガラス板30において光電変換ユニット32が形成されていない周辺部とすることが好適である。
この場合、表面ガラス板30と裏面ガラス板34とが直接溶融接合されているので接合力を高くすることができる。また、表面ガラス板30又は裏面ガラス板34の撓みによって互いが押し付けられ、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との密着性を高めることができる。これにより、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間の空気をより排除することができ、空気の膨張・収縮による表面ガラス板30や裏面ガラス板34の破損の抑制効果が高まる。また、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間隙を介した水の浸入もより低減できる。
なお、図17及び図18の構造は、図5に示した光電変換装置100のように周辺部の開口部Dから配線コード38を取り出す構造にも適用することができる。この場合、開口部Dの領域にも封止剤80を塗布することによって、封止剤80によって開口部Dを同時に封止する構成としてもよい。
図19は、第2の実施の形態における光電変換装置300の別例である。この例では、表面ガラス板30の光電変換ユニット32が形成された側の外周部分を残して封止材80を塗布し、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間に充填材54を充填して充填材54を溶融させて表面ガラス板30と裏面ガラス板34とを溶融接合した構造を有する。
このような構造においても、図17の例と同様に、表面ガラス板30及び裏面ガラス板34に印加される曲げ応力を小さくでき、表面ガラス板30や裏面ガラス板34の破損を抑制することができる。充填材54と封止剤80とを併用する構成は、図8に示した結晶系シリコン太陽電池のように厚い光電変換ユニット32のモジュールにも適用することができる。
また、図18及び図19の例では、封止材80を完全に固化させる前に裏面ガラス板34によって覆う処理を行うことも好適である。封止材80の流動性が高い状態において封止を行うことによって、周辺部における表面ガラス板30と裏面ガラス板34との隙間や充填材54と封止材80とによって形成される隙間における封止材80の充填率をより高めることができる。
なお、光電変換装置300の周辺部以外の領域については封止材80を完全に固化させ、その後、周辺部のみ新たに封止剤80を塗布して、完全に固化させない状態で裏面ガラス板34によって覆う処理としても同様の効果を得ることができる。
<第3の実施の形態>
第3の実施の形態における光電変換装置400は、第1の実施の形態における光電変換装置100と同様の構成を有するが、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間の間隙の空気を排出し、大気圧に対して減圧状態する。
図20は、光電変換装置400用のラミネート装置500を示す。ラミネート装置500は、チャンバ90、ヒータ92及びダイヤフラム94を含んで構成される。ラミネート装置500は、チャンバ90の上部領域Yと下部領域Xとが伸縮性のダイヤフラム94で仕切られた構造を有する。また、チャンバ90の下部領域Xには光電変換装置400を載置すると共に加熱するためのヒータ92が設けられる。
光電変換装置400をラミネートする際には、図20に示すように、表面ガラス板30と裏面ガラス板34とを接合領域Aにおいて溶融接合した後、インターコネクタ36の配線コード38の開口部Cに封止部材82を配置した状態でヒータ92上に設置する。封止部材82は、例えば、ブチル樹脂とすることが好適である。このとき、チャンバ90の下部領域Xに空気等を供給し、上部領域Yを真空排気することによりダイヤフラム94を上方へ引き上げた状態でヒータ92上に光電変換装置400を設置する。その後、ヒータ92で光電変換装置400を加熱しつつ、図21に示すように、ラミネート装置500の下部領域Xを真空排気し、上部領域Yへ空気等を供給することでダイヤフラム94によって封止部材82を開口部Cに押し付ける。これにより、加熱により軟化した封止部材82が開口部Cに押し付けられ、封止部材82が開口部Cの形状に合わせて変形し、開口部Cが封止される。
このとき、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間の間隙に溜まっていた空気が開口部Cから同時に排気され、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間の間隙の圧力が大気圧より減圧されている状態で封止される。
このように、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間において集電配線や絶縁被覆材等によって生ずる間隙の空気を排気した状態とすることができる。これにより、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間隙における空気の膨張・収縮の影響を低減でき、表面ガラス板30や裏面ガラス板34の破損を抑制することができる。また、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間隙を介した水の浸入を防ぐことができる。
なお、表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間の空気を排気した状態で封止する構成は、図4に示す光電変換装置の周辺部から配線コード38を引き出す構成や図15に示す光電変換装置の中央部から配線コード38を引き出す構成においても同様に適用することができる。
また、第3の実施の形態では配線コード38を外部へ引き出すための開口部Cから表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間の空気を排気し、排気された状態において開口部Cを封止するものとしたがこれに限定されるものではない。光電変換装置に配線コード38を引き出すための開口部以外の開口部を設け、そこから表面ガラス板30と裏面ガラス板34との間の空気を排気し、封止部材82によって封止する構成としてもよい。
10 ガラス板、12 封止材、14 バックシート、16 端面シール、18 モジュール枠部材、20 ガラス板、22 端面シール、30 表面ガラス板、32 光電変換ユニット、34 裏面ガラス板、36 インターコネクタ、38 配線コード、40 端子ボックス、42 端面シール部材、50 レーザ装置、52 レーザビーム、54 充填材、56 封止材、58 端面シール、60 フレーム、62 第1集電配線、64 第2集電配線、66 端子ボックス、68 絶縁被覆材、70 絶縁樹脂、80 封止材、82 封止部材、90 チャンバ、92 ヒータ、94 ダイヤフラム、100 光電変換パネル、200、300、400 光電変換装置、500 ラミネート装置。

Claims (9)

  1. 表面ガラス板と、
    前記表面ガラス板上に形成され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、
    前記光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、
    を備え、
    前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融接合されていることを特徴とする光電変換装置。
  2. 請求項1に記載の光電変換装置であって、
    前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との周辺の隙間にSi、SiO、SiO2及びSiOxの少なくとも1つを含む充填材が充填され、前記充填材を介して前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融接合されていることを特徴とする光電変換装置。
  3. 請求項1又は2に記載の光電変換装置であって、
    前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との周辺において溶融接合されていない部分を通じて前記光電変換ユニットに繋がる配線が配置されていることを特徴とする光電変換装置。
  4. 請求項1又は2に記載の光電変換装置であって、
    前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との周辺が全周に亘って溶融接合されており、
    前記表面ガラス板及び前記裏面ガラス板の少なくとも一方に開口部が設けられ、前記開口部を通じて前記光電変換ユニットに繋がる配線が配置されていることを特徴とする光電変換装置。
  5. 光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットを表面ガラス板上に形成する第1の工程と、
    前記光電変換ユニットを覆うように裏面ガラス板を配置し、前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部をパルス幅が1ナノ秒以下のレーザビームを照射することにより溶融接合する第2の工程と、
    を備えることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  6. 請求項5に記載の光電変換装置の製造方法であって、
    前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板と周辺の少なくとも一部を直接溶融接合することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  7. 表面ガラス板と、
    前記表面ガラス板上に形成され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、
    前記光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、
    前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との間に生ずる間隙の少なくとも一部を埋設する酸化シリコン系材料からなる封止材と、
    を備え、
    前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融接合されていることを特徴とする光電変換装置。
  8. 請求項7に記載の光電変換装置であって、
    前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板とは前記封止材を介して溶融接合されていることを特徴とする光電変換装置。
  9. 表面ガラス板と、
    前記表面ガラス板上に形成され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、
    前記光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、
    を備え、
    前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融接合され、前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との間の圧力が大気圧より減圧されていることを特徴とする光電変換装置。
JP2012538528A 2010-11-30 2011-11-28 光電変換装置及びその製造方法 Active JP5119376B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012538528A JP5119376B2 (ja) 2010-11-30 2011-11-28 光電変換装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010267015 2010-11-30
JP2010267015 2010-11-30
JP2011051554 2011-03-09
JP2011051554 2011-03-09
JP2011163188 2011-07-26
JP2011163188 2011-07-26
PCT/JP2011/077332 WO2012073868A1 (ja) 2010-11-30 2011-11-28 光電変換装置及びその製造方法
JP2012538528A JP5119376B2 (ja) 2010-11-30 2011-11-28 光電変換装置及びその製造方法

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012232731A Division JP5513579B2 (ja) 2010-11-30 2012-10-22 光電変換装置
JP2012232732A Division JP5513580B2 (ja) 2010-11-30 2012-10-22 光電変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5119376B2 true JP5119376B2 (ja) 2013-01-16
JPWO2012073868A1 JPWO2012073868A1 (ja) 2014-05-19

Family

ID=46171800

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012538528A Active JP5119376B2 (ja) 2010-11-30 2011-11-28 光電変換装置及びその製造方法
JP2012232732A Active JP5513580B2 (ja) 2010-11-30 2012-10-22 光電変換装置
JP2012232731A Active JP5513579B2 (ja) 2010-11-30 2012-10-22 光電変換装置

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012232732A Active JP5513580B2 (ja) 2010-11-30 2012-10-22 光電変換装置
JP2012232731A Active JP5513579B2 (ja) 2010-11-30 2012-10-22 光電変換装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9202957B2 (ja)
JP (3) JP5119376B2 (ja)
CN (1) CN102782871B (ja)
WO (1) WO2012073868A1 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012073868A1 (ja) 2010-11-30 2012-06-07 三洋電機株式会社 光電変換装置及びその製造方法
JPWO2013179530A1 (ja) * 2012-05-30 2016-01-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 光電変換装置
ITUB20161055A1 (it) * 2016-02-25 2017-08-25 Ebfoil S R L Struttura conduttiva di interconnessione per un modulo fotovoltaico di tipo vetro-vetro
CN106384752B (zh) * 2016-11-29 2017-10-31 徐国华 一种高强度无框双玻异形光伏组件及其发电系统
CN106842648A (zh) * 2017-03-28 2017-06-13 惠科股份有限公司 一种显示模组封装结构及显示装置
JP6805081B2 (ja) * 2017-05-26 2020-12-23 新光電気工業株式会社 発光装置用蓋体
CN107611219A (zh) * 2017-08-31 2018-01-19 成都中建材光电材料有限公司 一种改良碲化镉太阳能薄膜电池的制备方法
JP7091121B2 (ja) * 2018-04-18 2022-06-27 信越石英株式会社 石英ガラス板
WO2019208238A1 (ja) * 2018-04-23 2019-10-31 京セラ株式会社 太陽電池モジュール
KR20200110507A (ko) 2019-03-13 2020-09-24 삼성디스플레이 주식회사 표시장치 및 표시장치의 제조방법
KR20220000440A (ko) * 2020-06-25 2022-01-04 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법
CN111987179A (zh) * 2020-07-08 2020-11-24 重庆神华薄膜太阳能科技有限公司 一种太阳能电池双玻组件及其封装方法
CN112466972B (zh) * 2020-11-02 2023-07-28 浙江晶科能源有限公司 光伏组件
CN112768543A (zh) * 2021-01-07 2021-05-07 成都中建材光电材料有限公司 一种双玻型光伏组件及其焊接方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09511688A (ja) * 1994-04-08 1997-11-25 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティー オブ ミシガン レーザー誘起破壊及び切断形状を制御する方法
JP2003282900A (ja) * 2002-03-25 2003-10-03 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール
JP2005235851A (ja) * 2004-02-17 2005-09-02 Sharp Corp 太陽電池モジュールの端面封止部材及びそれを用いた太陽電池モジュール
JP2008288547A (ja) * 2007-04-20 2008-11-27 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS625671A (ja) * 1985-07-02 1987-01-12 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置の製造方法
JP2001319775A (ja) * 2000-05-10 2001-11-16 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 有機el表示装置の封止方法および封止構造
JP2001326372A (ja) * 2000-05-16 2001-11-22 Msk:Kk フレームレス太陽電池モジュール
JP4076742B2 (ja) * 2001-07-13 2008-04-16 シャープ株式会社 太陽電池モジュール
JP4467879B2 (ja) * 2002-11-22 2010-05-26 株式会社フジクラ 色素増感太陽電池の製法
JP4255948B2 (ja) * 2003-03-18 2009-04-22 ソニー株式会社 表示デバイスの製造方法および表示デバイスの製造装置
JP2004292247A (ja) 2003-03-27 2004-10-21 Fujikura Ltd ガラス基板の接合方法
JP2005158801A (ja) 2003-11-20 2005-06-16 Sharp Corp 太陽電池モジュール及びその製造方法
EP1548846A3 (en) 2003-11-28 2007-09-19 Sharp Kabushiki Kaisha Solar cell module edge face sealing member and solar cell module employing same
KR101074948B1 (ko) 2003-12-17 2011-10-18 가부시키가이샤 브리지스톤 반사 방지 필름, 전자파 실드성 광 투과창재, 가스 방전형발광 패널, 플랫 디스플레이 패널, 진열창재 및 태양 전지모듈
JP2005183546A (ja) 2003-12-17 2005-07-07 Bridgestone Corp 太陽電池モジュール
JP2005209413A (ja) 2004-01-20 2005-08-04 Sanyo Electric Co Ltd 表示パネルの製造方法および表示パネル
JP2006352044A (ja) 2005-06-20 2006-12-28 Matsushita Electric Works Ltd 機能性有機材料素子及び有機太陽電池
JP2007026883A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Nippon Paint Co Ltd 色素増感太陽電池を備えた車載用ガラスの製造方法
JP2007048674A (ja) * 2005-08-11 2007-02-22 Ngk Spark Plug Co Ltd 色素増感型太陽電池及びその封止方法
JP2007227260A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Kyocera Corp 光電変換装置及び光発電装置
US20080041434A1 (en) * 2006-08-18 2008-02-21 Nanosolar, Inc. Methods and devices for large-scale solar installations
KR101457362B1 (ko) * 2007-09-10 2014-11-03 주식회사 동진쎄미켐 유리 프릿 및 이를 이용한 전기소자의 밀봉방법
US7815480B2 (en) 2007-11-30 2010-10-19 Corning Incorporated Methods and apparatus for packaging electronic components
US20090173385A1 (en) * 2007-12-10 2009-07-09 Alan Kost Methods to bond or seal glass pieces of photovoltaic cell modules
EP2234172A4 (en) 2008-01-15 2017-01-04 Affinity Co., Ltd. Solar cell module and method for manufacturing the same
US20090194147A1 (en) * 2008-02-01 2009-08-06 Cardinal Ig Company Dual seal photovoltaic assembly and method
JP2009245705A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Koito Mfg Co Ltd 色素増感型太陽電池
US20100043871A1 (en) * 2008-04-14 2010-02-25 Bp Corporation North America Inc. Thermal Conducting Materials for Solar Panel Components
WO2010122856A1 (ja) * 2009-04-20 2010-10-28 シャープ株式会社 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法
US20130098447A1 (en) 2010-06-30 2013-04-25 Sharp Kaushiki Kaisha Method for manufacturing solar battery module and solar battery module manufactured by the manufacturing method
WO2012073868A1 (ja) 2010-11-30 2012-06-07 三洋電機株式会社 光電変換装置及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09511688A (ja) * 1994-04-08 1997-11-25 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティー オブ ミシガン レーザー誘起破壊及び切断形状を制御する方法
JP2003282900A (ja) * 2002-03-25 2003-10-03 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール
JP2005235851A (ja) * 2004-02-17 2005-09-02 Sharp Corp 太陽電池モジュールの端面封止部材及びそれを用いた太陽電池モジュール
JP2008288547A (ja) * 2007-04-20 2008-11-27 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
JP5513580B2 (ja) 2014-06-04
JPWO2012073868A1 (ja) 2014-05-19
CN102782871B (zh) 2017-04-05
CN102782871A (zh) 2012-11-14
US9202957B2 (en) 2015-12-01
WO2012073868A1 (ja) 2012-06-07
US20120325315A1 (en) 2012-12-27
JP5513579B2 (ja) 2014-06-04
JP2013048272A (ja) 2013-03-07
JP2013048273A (ja) 2013-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5119376B2 (ja) 光電変換装置及びその製造方法
WO2014002329A1 (ja) 太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP5452773B2 (ja) 太陽電池モジュールおよびその製造方法
WO2012002422A1 (ja) 太陽電池モジュールの製造方法、及びその製造方法で製造された太陽電池モジュール
JP5084133B2 (ja) 光起電力素子、光起電力モジュールおよび光起電力モジュールの製造方法
WO2013179530A1 (ja) 光電変換装置
WO2012029651A1 (ja) 光電変換装置及びその製造方法
JPH07142756A (ja) 太陽電池モジュール及びその製造方法
WO2011148930A1 (ja) 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP2007201291A (ja) 太陽電池モジュールの再生方法及び太陽電池モジュール
JP4703231B2 (ja) 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP2006278695A (ja) 太陽電池モジュール
JP6025123B2 (ja) 太陽電池モジュール
WO2013031199A1 (ja) 太陽電池モジュール
WO2012023260A1 (ja) 光電変換装置およびその製造方法
WO2011105167A1 (ja) 光電変換装置
JP4512650B2 (ja) 太陽電池モジュールの製造方法
WO2012029668A1 (ja) 光電変換装置
WO2012017661A1 (ja) 光電変換装置の製造方法
WO2012029657A1 (ja) 光電変換装置及びその製造方法
WO2013047468A1 (ja) 光起電力装置
WO2013080549A1 (ja) 太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2013021177A (ja) 太陽電池モジュール、および太陽電池モジュールの製造方法
JP2007036005A (ja) 太陽電池モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120925

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5119376

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151026

Year of fee payment: 3