JP5334645B2 - 可撓性太陽電池モジュール - Google Patents
可撓性太陽電池モジュール Download PDFInfo
- Publication number
- JP5334645B2 JP5334645B2 JP2009084356A JP2009084356A JP5334645B2 JP 5334645 B2 JP5334645 B2 JP 5334645B2 JP 2009084356 A JP2009084356 A JP 2009084356A JP 2009084356 A JP2009084356 A JP 2009084356A JP 5334645 B2 JP5334645 B2 JP 5334645B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- photoelectric conversion
- solar cell
- cell module
- electrode layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 86
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 50
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 70
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 23
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 7
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 5
- DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N chalcopyrite Chemical group [S-2].[S-2].[Fe+2].[Cu+2] DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920006163 vinyl copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 37
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 31
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 9
- 230000004224 protection Effects 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 249
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 36
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 33
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 14
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 7
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 6
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N Butyraldehyde Chemical class CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 229910003363 ZnMgO Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052951 chalcopyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- NEXSMEBSBIABKL-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilane Chemical compound C[Si](C)(C)[Si](C)(C)C NEXSMEBSBIABKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010731 rolling oil Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052950 sphalerite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N tetramethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/0248—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0392—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
- H01L31/03926—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate comprising a flexible substrate
- H01L31/03928—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate comprising a flexible substrate including AIBIIICVI compound, e.g. CIS, CIGS deposited on metal or polymer foils
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/04—Semiconductor 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
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/048—Encapsulation of modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
- H02S30/20—Collapsible or foldable PV modules
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Description
可撓性の絶縁性基板上に複数形成された、裏面電極層、光電変換層および透明電極層を含む光電変換素子と、この光電変換素子の光電変換機能により生じた電流或いは起電力を取り出すための端子部と、透光性を確保するように光電変換素子を被覆する有機絶縁性保護膜と、光電変換素子および端子部を接続するリード線とを備える可撓性太陽電池モジュールにおいて、
光電変換素子の受光側の透光性を確保するように、透明電極層上に無機絶縁性保護膜を有するものであり、
無機絶縁性保護膜が、最も外気側の層をシリコン酸窒化物層とする層構造を有し、
層構造が、光電変換素子側から順次シリコン酸窒化物層、シリコン窒化物層およびシリコン酸窒化物層を備える3層構造であることを特徴とするものである。
Cu及びAgからなる群より選択された少なくとも1種のIb族元素と、
Al,Ga及びInからなる群より選択された少なくとも1種のIIIb族元素と、
S,Se,及びTeからなる群から選択された少なくとも1種のVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であることが好ましい。
<可撓性太陽電池モジュールの第1の参考形態>
まず、本参考形態に係る可撓性太陽電池モジュール1の構成について説明する。図1は、本参考形態に係る可撓性太陽電池モジュール(集積型)を示す概略断面図である。また、図2は、本参考形態に係る可撓性太陽電池モジュールの領域Aにおける層構成を示した概略断面図である。
表面保護フィルム4(有機絶縁性保護膜3)
接着・充填材5(有機絶縁性保護膜3)
シリコン酸窒化物層61(無機絶縁性保護膜60)
低抵抗透明電極層51(透明電極層50)
高抵抗透明電極層52(透明電極層50)
バッファ層40
光電変換層30
裏面電極層20
可撓性金属基板10
接着・充填材5
バックシート2
となっている。ここで、図1の透明電極層50は、図2ではより詳細に低抵抗透明電極層51と高抵抗透明電極層52とに別けて記載されている。また、図1では省略されているバッファ層40が、図2では光電変換層30と高抵抗透明電極層52との間に記載されている。
バックシート2は、太陽電池セル6を外気環境から保護し劣化を防ぐためのシートである。バックシート2は、太陽電池セル6を接着・充填材5で封止後、接着・充填材5と一体複合化される。バックシート2の表面は直接屋外に暴露されるため、バックシート2には、耐候性、水蒸気バリア性、電気絶縁性、機械的特性(引張強度、伸び、引裂き強度等)および耐薬品性等が要求される。したがって、これらの要求を満たすために、フッ素樹脂フィルム、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂フィルムを用いることが好ましい。また、いくつかの材料を組み合わせた複合フィルムを使用することがより好ましく、このような複合フィルムとしては、PVF(ポリフッ化ビニル)/接着剤/PET/接着剤/EVA(エチレンビニルアセテート) 、コーティング/PET/接着剤/EVA 、コーティング/アルミホイル/接着剤/PET/接着剤/EVA 、PET/接着剤/シリカ蒸着PET/接着剤/EVA等が挙げられる。
太陽電池セル6は、直列に接続された複数の光電変換素子(基板から透明電極層までの構造)を含む、太陽電池モジュールの基本構成となるものである。この太陽電池セル6の大きさは、一般的にセルピッチ3〜10mm、セル幅100〜1000mm程度である。図1に示すように、太陽電池セル6は、大面積の可撓性金属基板10と、裏面電極層20と、光電変換層30と、透明電極層50と、無機絶縁性保護膜60とを備えるものである。そして、太陽電池セル6は、複数の開溝部を有することにより、ある光電変換素子の上部電極50が、隣接する光電変換素子の下部電極20に直列接続した構造となっている。
光電変換層30の主成分は、
Cu及びAgからなる群より選択された少なくとも1種のIb族元素と、
Al,Ga及びInからなる群より選択された少なくとも1種のIIIb族元素と、
S,Se,及びTeからなる群から選択された少なくとも1種のVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であることが好ましい。
CuAlS2,CuGaS2,CuInS2,
CuAlSe2,CuGaSe2,CuInSe2(CIS),
AgAlS2,AgGaS2,AgInS2,
AgAlSe2,AgGaSe2,AgInSe2,
AgAlTe2,AgGaTe2,AgInTe2,
Cu(In1−xGax)Se2(CIGS),Cu(In1−xAlx)Se2,Cu(In1−xGax)(S,Se)2,
Ag(In1−xGax)Se2,及びAg(In1−xGax)(S,Se)2等が挙げられる。
太陽電池セル6或いは光電変換素子は必要に応じて、上記で説明した以外の任意の層を備えることができる。例えば、可撓性金属基板10と裏面電極層20との間、及び/又は裏面電極層20と光電変換層30との間に、必要に応じて、層同士の密着性を高めるための密着層(緩衝層)を設けることができる。また、必要に応じて、可撓性金属基板10と裏面電極層20との間に、アルカリイオンの拡散を抑制するアルカリバリア層を設けることができる。アルカリバリア層については、特開平8−222750号公報を参照されたい。
有機絶縁性保護膜3は、大面積の太陽電池セル6の周囲を充填する接着・充填材5と、バックシート2上を覆う表面保護フィルム4とから構成される。有機絶縁性保護膜3は、エチレンをコモノマー成分とするビニル共重合ポリマーであり、屈折率が1.35から1.50である樹脂からなることが好ましい。具体的には、接着・充填材5は、かかる部材の一つで、接着剤としての機能と、外部からの衝撃から太陽電池セル6を保護する機能を奏することが要求され、EVA系、PVB(ポリビニルブチラール)系、シリコーン系などの樹脂を用いることができる。接着・充填材5の厚さは、50〜1000umが好ましい。また、表面保護フィルム4としては、透明性、耐候性、接着性、水蒸気バリア性および耐衝撃性などの点から、ETFE(エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体)を用いることが好ましい。表面保護フィルム4の厚さは、10〜100umが好ましい。接着・充填材5および表面保護フィルム4は、太陽電池セル6を形成した後、真空ラミネータにより接着する。
端子部8は、外部装置との電気的な接続を可能とするものであり、光電変換機能により生じる電流或いは起電力を当該外部装置に取り出すことを可能とする部分である。また、リード線7は、太陽電池セル6中に生じる電流或いは起電力を上記端子部8へ導くものである。
太陽電池モジュール1の光電変換効率を向上させるためには、入射光が太陽電池セル6を構成する各層間で反射の無いように屈折率および層厚を最適な値とすることが必要とされる。図9に示すように受光側から屈折率をn2、n1およびn0とし、対象層の層厚をd1とすると、垂直入射光に対して多重反射を考慮した時のエネルギー反射率R20は、下記式(1)となる。
式(1):R20=(n0n2−n1 2)2/(n0n2+n1 2)2
ここで、n1=(n0n2)1/2のときd1=λ/4の層厚とすれば無反射となる。したがって、例えば接着・充填材5をEVA(屈折率:1.48)とし、低抵抗透明電極層51をアルミニウム含有酸化亜鉛(2.00)とした場合、接着・充填材5と低抵抗透明電極層51の間に挿入するシリコン酸窒化物層61の屈折率を(1.48×2.0)1/2=1.72とし、その層厚をλ=1000nmに対して250nmとすれば無反射状態が得られる。しかしながら、太陽光スペクトルは単色光ではないため、シリコン酸窒化物層61の層厚はエネルギー強度のピークである500〜700nmに対して130〜180nmの層厚が好ましい。
以上では、シリコン酸窒化物層61がすべて同じ組成によって形成された場合について説明したが、可撓性太陽電池モジュールはこれに限られない。すなわち、上記のシリコン酸窒化物層61は連続的にその組成が変化するように形成してもよい。このとき、シリコン酸窒化物層61の屈折率が、外気側から光電変換素子側へいくにつれて連続的に高くなるように形成する。このように形成することにより、有機絶縁性保護膜3と透明電極層50との間の屈折率の光学的な整合性をより向上させることができる。また、無機絶縁性保護膜60の層構造が複数のシリコン酸窒化物層を有する場合には、それぞれのシリコン酸窒化物層に同様のことが言える。
まず、本参考形態に係る可撓性太陽電池モジュールの構成について説明する。本参考形態に係る太陽電池モジュールは、無機絶縁性保護膜60の層構造が光電変換素子側から順次シリコン窒化物層62およびシリコン酸窒化物層61を備える2層構造である点で、第1の参考形態と異なる。したがって、本参考形態に係る太陽電池モジュール全体の構成は、第1の参考形態で述べた図1と同様である。一方、図4は、本参考形態に係る太陽電池モジュールの層構成を示した概略断面図である。
表面保護フィルム4(有機絶縁性保護膜3)
接着・充填材5(有機絶縁性保護膜3)
シリコン酸窒化物層61(無機絶縁性保護膜60)
シリコン窒化物層62(無機絶縁性保護膜60)
低抵抗透明電極層51(透明電極層50)
高抵抗透明電極層52(透明電極層50)
バッファ層40
光電変換層30
裏面電極層20
可撓性金属基板10
接着・充填材5
バックシート2
となっている。
まず、本実施形態に係る可撓性太陽電池モジュールの構成について説明する。本実施形態に係る太陽電池モジュールは、無機絶縁性保護膜60の層構造が光電変換素子側から順次シリコン酸窒化物層63、シリコン窒化物層62およびシリコン酸窒化物層61を備える3層構造である点で、第1の参考形態と異なる。したがって、本実施形態に係る太陽電池モジュール全体の構成は、第1の参考形態で述べた図1と同様である。一方、図5は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの層構成を示した概略断面図である。
表面保護フィルム4(有機絶縁性保護膜3)
接着・充填材5(有機絶縁性保護膜3)
シリコン酸窒化物層61(無機絶縁性保護膜60)
シリコン窒化物層62(無機絶縁性保護膜60)
シリコン酸窒化物層63(無機絶縁性保護膜60)
低抵抗透明電極層51(透明電極層50)
高抵抗透明電極層52(透明電極層50)
バッファ層40
光電変換層30
裏面電極層20
可撓性金属基板10
接着・充填材5
バックシート2
となっている。
まず、透明電極層まで形成された太陽電池セルの基体をPECVD成膜装置にセットし、成膜装置の全体を1×10−3Paとした後、成膜装置の成膜室にSiH4:NH3:N2:N2O=1:20:30:10の混合ガスを供給し、6.6×10Paとした。同時に高圧電源の周波数よりも高い13.56MHzの高周波(RF)の電圧を500wのパワーにて電極に印加して、プラズマを発生させた。このときの基板温度は250℃であり、2nm/sの成膜速度で500秒成膜し、1000nmのSiON膜を形成した。このときの屈折率は1.70となるように調整した。そして、受光側に膜厚300umの接着・充填フィルム(EVA)および膜厚50umの表面保護フィルム(ETFE)を接着し、また可撓性金属基板側に膜厚300umの接着・充填フィルム(EVA)およびバックシートを接着した後、真空ラミネータを用いて150℃の温度で熱圧着した。このようにして図2と同様の層構成を有する可撓性太陽電池モジュールを得た。
まず、透明電極層まで形成された太陽電池セルの基体をPECVD成膜装置にセットし、成膜装置の全体を1×10−3Paとした後、成膜装置の成膜室にSiH4:NH3:N2:N2O=1:20:30:10の混合ガスを供給し、6.6×10Paとした。同時に高圧電源の周波数よりも高い13.56MHzの高周波(RF)の電圧を500wのパワーにて電極に印加して、プラズマを発生させた。このときの基板温度は250℃であり、2nm/sの成膜速度で100秒成膜し、200nmのSiON膜を形成した。その後、同一条件でSiH4:NH3:N2=1:20:30の混合ガスでSiN膜を300nm成膜し、更に同一条件でSiON膜を200nm成膜して3層構造の無機絶縁性保護膜を得た。このとき、3層それぞれの屈折率は、受光側の層から1.70、2.00および1.90となるように調整した。そして、受光側に膜厚300umの接着・充填フィルム(EVA)および膜厚50umの表面保護フィルム(ETFE)を接着し、また可撓性金属基板側に膜厚300umの接着・充填フィルム(EVA)およびバックシートを接着した後、真空ラミネータを用いて150℃の温度で熱圧着した。このようにして図5と同様の層構成を有する可撓性太陽電池モジュールを得た。
透明電極層まで形成された太陽電池セルの基体について、受光側に膜厚300umの接着・充填フィルム(EVA)および膜厚50umの表面保護フィルム(ETFE)を接着し、また可撓性金属基板側に膜厚300umの接着・充填フィルム(EVA)およびバックシートを接着した後、真空ラミネータを用いて150℃の温度で熱圧着した。このようにして図6と同様の層構成を有する可撓性太陽電池モジュールを得た。
上記の参考例1、実施例1および比較例1で得られたそれぞれの太陽電池モジュールについて、水蒸気バリア性の指標である水蒸気透過率の測定を行った。水蒸気透過率は、測定温度40℃、湿度90%Rhの条件下で、水蒸気透過率測定装置(米国MOCON社製、商品名:PERMAT RAN−W 3/31)を用いたモコン法によって測定した。
測定の結果、参考例1および実施例1の太陽電池モジュールの水蒸気透過率は、どちらも10−2g/m2/day/atm以下であった。一方、比較例の太陽電池モジュールの水蒸気透過率は、5g/m2/day/atmであった。したがって、実施例1に係る太陽電池モジュールによって高い水蒸気バリア性を実現できることが実証された。
参考例1で得られた可撓性太陽電池モジュールを用いた。
まず、透明電極層まで形成された太陽電池セルの基体をPECVD成膜装置にセットし、成膜装置の全体を1×10−3Paとした後、成膜装置の成膜室にSiH4:NH3:N2:N2O=1:20:30:10の混合ガスを供給し、6.6×10Paとした。同時に高圧電源の周波数よりも高い13.56MHzの高周波(RF)の電圧を500wのパワーにて電極に印加して、プラズマを発生させた。このときの基板温度は250℃であり、2nm/sの成膜速度で100秒成膜し、200nmのSiON膜を形成した。その後、同一条件でSiH4:NH3:N2=1:20:30の混合ガスでSiN膜を300nm成膜して2層構造の無機絶縁性保護膜を得た。このとき、2層それぞれの屈折率は、受光側の層から1.70、2.00となるように調整した。そして、受光側に膜厚300umの接着・充填フィルム(EVA)および膜厚50umの表面保護フィルム(ETFE)を接着し、また可撓性金属基板側に膜厚300umの接着・充填フィルム(EVA)およびバックシートを接着した後、真空ラミネータを用いて150℃の温度で熱圧着した。このようにして図4と同様の層構成を有する可撓性太陽電池モジュールを得た。
実施例1で得られた可撓性太陽電池モジュールを用いた。
比較例1で得られた可撓性太陽電池モジュールを用いた。
上記の参考例2〜3、実施例2および比較例2のそれぞれの太陽電池モジュールについて、光電変換効率の測定を行った。測定は、ライン検査用ロングパルスソーラシュミレータにて、照射強度AM1.5(100mW/cm2)、温度25℃、光照射時間500msecの条件で行った。
表1は光電変換効率の測定結果をまとめたものである。測定の結果、参考例2〜3、実施例2および比較例2のそれぞれの太陽電池モジュールの光電変換効率は、13.7%、14.0%、14.2%および13.0%であった。この結果、本発明を適用し屈折率を光学的に整合させることにより光電変換効率が向上することが実証された。
2 バックシート
3 有機絶縁性保護膜
4 表面保護フィルム
5 接着・充填材
6 太陽電池セル
7 リード線
8 端子部
10 可撓性金属基板
20 裏面電極層
30 光電変換層
40 バッファ層
50 透明電極層
60 無機絶縁性保護膜
61 シリコン酸窒化物層
Claims (8)
- 可撓性の絶縁性基板上に複数形成された、裏面電極層、光電変換層および透明電極層を含む光電変換素子と、該光電変換素子の光電変換機能により生じた電流或いは起電力を取り出すための端子部と、透光性を確保するように前記光電変換素子を被覆する有機絶縁性保護膜と、前記光電変換素子および前記端子部を接続するリード線とを備える可撓性太陽電池モジュールにおいて、
前記光電変換素子の受光側の透光性を確保するように、前記透明電極層上に無機絶縁性保護膜を有するものであり、
該無機絶縁性保護膜が、最も外気側の層をシリコン酸窒化物層とする層構造を有し、
前記層構造が、前記光電変換素子側から順次シリコン酸窒化物層、シリコン窒化物層およびシリコン酸窒化物層を備える3層構造であることを特徴とする可撓性太陽電池モジュール。 - 前記シリコン窒化物層の厚さが50〜1000nmであることを特徴とする請求項1に記載の可撓性太陽電池モジュール。
- 前記シリコン酸窒化物層の屈折率が、1.50から1.90であることを特徴とする請求項1または2に記載の可撓性太陽電池モジュール。
- 前記有機絶縁性保護膜が、エチレンをコモノマー成分とするビニル共重合ポリマーであり、屈折率が1.35から1.50である樹脂からなることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の可撓性太陽電池モジュール。
- 前記透明電極層が、屈折率が1.90から2.00であるアルミニウム及び/又はガリウム含有酸化亜鉛からなることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の可撓性太陽電池モジュール。
- 前記光電変換層の主成分が、少なくとも1種のカルコパイライト構造の化合物半導体であることを特徴とする請求項1から5いずれかに記載の可撓性太陽電池モジュール。
- 前記光電変換層の主成分が、Ib族元素とIIIb族元素とVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であることを特徴とする請求項6に記載の可撓性太陽電池モジュール。
- 前記光電変換層の主成分が、
Cu及びAgからなる群より選択された少なくとも1種のIb族元素と、
Al,Ga及びInからなる群より選択された少なくとも1種のIIIb族元素と、
S,Se,及びTeからなる群から選択された少なくとも1種のVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であることを特徴とする請求項7に記載の可撓性太陽電池モジュール。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009084356A JP5334645B2 (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | 可撓性太陽電池モジュール |
US12/748,825 US20100243029A1 (en) | 2009-03-31 | 2010-03-29 | Flexible solar cell module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009084356A JP5334645B2 (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | 可撓性太陽電池モジュール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010238863A JP2010238863A (ja) | 2010-10-21 |
JP5334645B2 true JP5334645B2 (ja) | 2013-11-06 |
Family
ID=42782636
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009084356A Expired - Fee Related JP5334645B2 (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | 可撓性太陽電池モジュール |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20100243029A1 (ja) |
JP (1) | JP5334645B2 (ja) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0915687D0 (en) | 2009-09-08 | 2009-10-07 | Dupont Teijin Films Us Ltd | Polyester films |
KR101130200B1 (ko) * | 2010-02-03 | 2012-03-30 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지 |
WO2012074247A2 (ko) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | 한국전자통신연구원 | 태양 전지 제조 방법 및 이에 의해 제조된 태양 전지 |
CN103299435A (zh) * | 2010-12-27 | 2013-09-11 | 三菱化学株式会社 | 太阳能电池一体型卷帘 |
CN102148270A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-08-10 | 福建钧石能源有限公司 | 柔性薄膜太阳能电池及其制造方法 |
GB2488787A (en) * | 2011-03-07 | 2012-09-12 | Dupont Teijin Films Us Ltd | Stabilised polyester films |
CA2741508A1 (en) * | 2011-05-24 | 2012-11-24 | Song Ping Zhou | The structure and manufacturing of solar panels for a kind of solar shingles |
JP2013004550A (ja) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Toray Eng Co Ltd | 太陽電池モジュール |
DE102011113160A1 (de) * | 2011-09-14 | 2013-03-14 | Evonik Röhm Gmbh | Polymere Materialien für Außenanwendungen mit selbstheilenden Oberflächeneigenschaften nach Verkratzen oder Abrasionsbeschädigung |
US20130153015A1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method for forming solar cells |
CN104205355A (zh) * | 2012-01-19 | 2014-12-10 | 纳沃萨恩公司 | 光伏电池的保护涂层 |
WO2014014972A2 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-23 | First Solar, Inc. | Method and apparatus providing an extruded edge seal on a photovoltaic module |
CN102864439B (zh) * | 2012-09-03 | 2014-04-02 | 东方电气集团(宜兴)迈吉太阳能科技有限公司 | 一种制备具有抗pid效应的减反射膜的方法 |
US8697478B2 (en) * | 2012-09-06 | 2014-04-15 | Tsmc Solar Ltd. | Cover for protecting solar cells during fabrication |
JP5914286B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2016-05-11 | 富士フイルム株式会社 | 電子モジュール |
GB201310837D0 (en) | 2013-06-18 | 2013-07-31 | Dupont Teijin Films Us Ltd | Polyester film -IV |
GB201317551D0 (en) | 2013-10-03 | 2013-11-20 | Dupont Teijin Films Us Ltd | Co-extruded polyester films |
NO341687B1 (no) * | 2013-11-19 | 2017-12-18 | Inst Energiteknik | Passiveringssabel på en solcelle av krystallinsk silisium |
KR102257808B1 (ko) * | 2014-01-20 | 2021-05-28 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 모듈 |
CN104538498B (zh) * | 2014-12-30 | 2017-02-01 | 浙江贝盛光伏股份有限公司 | 一种晶硅电池及其制作方法 |
KR101846444B1 (ko) * | 2017-01-13 | 2018-04-06 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 |
CN108321223B (zh) * | 2017-12-15 | 2019-10-18 | 米亚索乐装备集成(福建)有限公司 | 柔性光伏组件绝缘层制备方法以及柔性光伏组件 |
CN110047959B (zh) * | 2019-04-26 | 2021-08-06 | 圣晖莱南京能源科技有限公司 | 柔性太阳能薄膜电池的封装结构、封装工装及封装方法 |
CN111474570B (zh) * | 2020-03-24 | 2021-12-28 | 中国科学院紫金山天文台 | 晶体模块和包含所述晶体模块的星载空间光电探测单元 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0691268B2 (ja) * | 1985-03-28 | 1994-11-14 | 松下電子工業株式会社 | 受光素子 |
DE3536299A1 (de) * | 1985-10-11 | 1987-04-16 | Nukem Gmbh | Solarzelle aus silizium |
DE4442824C1 (de) * | 1994-12-01 | 1996-01-25 | Siemens Ag | Solarzelle mit Chalkopyrit-Absorberschicht |
WO1997036334A1 (de) * | 1996-03-22 | 1997-10-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Klima- und korrosionsstabiler schichtaufbau |
JP2000269535A (ja) * | 1999-01-14 | 2000-09-29 | Canon Inc | 太陽電池モジュール、発電装置、太陽電池モジュールの分離方法及び太陽電池モジュールの再生方法 |
JP4463375B2 (ja) * | 2000-03-27 | 2010-05-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 光電変換装置の作製方法 |
FR2810118B1 (fr) * | 2000-06-07 | 2005-01-21 | Saint Gobain Vitrage | Substrat transparent comportant un revetement antireflet |
US6518200B2 (en) * | 2001-06-07 | 2003-02-11 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Graded composite layer and method for fabrication thereof |
US20050139256A1 (en) * | 2003-12-31 | 2005-06-30 | Korman Charles S. | Solar cell assembly for use in an outer space environment or a non-earth environment |
JP5409007B2 (ja) * | 2005-11-08 | 2014-02-05 | エルジー・エレクトロニクス・インコーポレーテッド | 高効率の太陽電池及びその調製方法 |
JP4719597B2 (ja) * | 2006-03-16 | 2011-07-06 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子及び固体撮像素子 |
US7619411B2 (en) * | 2006-08-28 | 2009-11-17 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Generalized method for MRI chemical species separation using arbitrary k-space trajectories |
US7601558B2 (en) * | 2006-10-24 | 2009-10-13 | Applied Materials, Inc. | Transparent zinc oxide electrode having a graded oxygen content |
KR100974220B1 (ko) * | 2006-12-13 | 2010-08-06 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지 |
JP2009037813A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 有機el装置の製造方法 |
-
2009
- 2009-03-31 JP JP2009084356A patent/JP5334645B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-03-29 US US12/748,825 patent/US20100243029A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20100243029A1 (en) | 2010-09-30 |
JP2010238863A (ja) | 2010-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5334645B2 (ja) | 可撓性太陽電池モジュール | |
US6133522A (en) | Solar cell module and reinforcing member for solar cell module | |
US7303788B2 (en) | Method for manufacturing solar cell module having a sealing resin layer formed on a metal oxide layer | |
JP4663664B2 (ja) | 太陽電池モジュール | |
CN107148676B (zh) | 太阳能电池模组及其制造方法 | |
JPH0955524A (ja) | 太陽電池モジュール | |
JP2007067203A (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 | |
JPWO2019146366A1 (ja) | 太陽電池モジュール | |
EP2393120A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing solar cell | |
JP2011124435A (ja) | 薄膜型太陽電池モジュール及び薄膜型太陽電池モジュールの製造方法 | |
JP5001722B2 (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
JP2012094742A (ja) | 太陽電池モジュールおよびその製造方法 | |
JP2011077301A (ja) | 太陽電池モジュール | |
JP2012204459A (ja) | 太陽電池モジュールおよびその製造方法 | |
US9362435B2 (en) | Solar cell apparatus and method of fabricating the same | |
JP2008305945A (ja) | 薄膜太陽電池用基板とその製造方法および薄膜太陽電池の製造方法 | |
WO2013108623A1 (ja) | 集積化太陽電池の製造方法 | |
WO2014050193A1 (ja) | 光電変換モジュール | |
JP2012204458A (ja) | 太陽電池モジュールの製造方法 | |
JP2015119008A (ja) | 太陽電池モジュールおよびその製造方法 | |
JP2013077749A (ja) | 太陽電池モジュール | |
JP3293391B2 (ja) | 太陽電池モジュール | |
JP2009094501A (ja) | 光電変換装置 | |
JP2014192455A (ja) | 太陽電池モジュール | |
WO2016163168A1 (ja) | 光電変換素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110708 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120604 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120619 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130305 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130604 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130704 |
|
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: 20130723 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130730 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |