JP5749392B2 - 薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
薄膜太陽電池およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5749392B2 JP5749392B2 JP2014500133A JP2014500133A JP5749392B2 JP 5749392 B2 JP5749392 B2 JP 5749392B2 JP 2014500133 A JP2014500133 A JP 2014500133A JP 2014500133 A JP2014500133 A JP 2014500133A JP 5749392 B2 JP5749392 B2 JP 5749392B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode layer
- solar cell
- back electrode
- orthogonal
- light absorption
- 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
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 19
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N chalcopyrite Chemical compound [S-2].[S-2].[Fe+2].[Cu+2] DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052951 chalcopyrite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 4
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 239000005340 laminated glass Substances 0.000 description 3
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
- 238000000224 chemical solution deposition Methods 0.000 description 2
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 chalcopyrite compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
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
- H01L31/04—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
- H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
- H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
- H01L31/0516—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module specially adapted for interconnection of back-contact 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
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
- H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
- H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
-
- 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
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本願発明は、光吸収層がカルコパイライト系化合物からなるカルコパイライト型薄膜太陽電池などの薄膜太陽電池の製造方法に係り、特に、薄膜太陽電池の太陽電池出力を向上させる技術に関する。
太陽電池は、シリコンなどの単結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池、薄膜太陽電池などの種類に大別され、これらのうち薄膜型のものは、同出力の他の太陽電池と比較して原料の使用量が少なく、また、製造プロセスが簡易かつ低エネルギーで済むという利点から、商品化開発が進められている。
薄膜型太陽電池の一種であるカルコパイライト型薄膜太陽電池は、カルコパイライト系化合物（例えばＣｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２、以下ＣＩＧＳと略称する）からなるＣＩＧＳ層をｐ型の光吸収層として有し、基本的な構造として、基板、裏面電極層、ｐ型光吸収層、ｎ型バッファ層、透明電極層からなり、光を照射することによって裏面電極層と透明電極層から電気を取り出すことができる。
このようなＣＩＧＳ層を光吸収層として備えた一般的なカルコパイライト型薄膜太陽電池の受光面を示す平面図を図１に、図１のＡ−Ａ線断面図を図２に示す。この電池は、基板上１０に、スパッタリング等により、正極として機能する裏面電極層１１（１１ａ〜１１ｄ）が形成されている。裏面電極層１１上には、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅを含む光吸収層１２（１２ａ〜１２ｄ）（以下、ｐ型光吸収層、ｎ型バッファ層の両者を併せて単に光吸収層と称する場合がある）が形成され、その上にＺｎＯやＺｎＡｌＯ等からなる透明電極層１３（１３ａ〜１３ｄ）が形成されている。図２に示すように、単電池ａ（１１ａ、１２ａおよび１３ａ）、単電池ｂ（１１ｂ、１２ｂおよび１３ｂ）、単電池ｃ（１１ｃ、１２ｃおよび１３ｃ）および単電池ｄ（１１ｄ、１２ｄおよび１３ｄ）は、隣接する裏面電極層と透明電極層が接続されることによって、直列に接続されている。
このような所望の電圧を得るために単電池が複数直列接続された薄膜太陽電池の積層工程を図３（ａ）〜（ｇ）に示す。まず、図３（ａ）〜（ｂ）において、ガラス基板上１０に、正極として機能する裏面電極層１１がスパッタリング等により形成され、図３（ｃ）において、裏面電極層１１が、金属針等による物理的なスクライブ等の切削手段により複数の領域１１ａおよび１１ｂに分割される。次に、図３（ｄ）において、裏面電極層１１上には、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａからなる光吸収層プリカーサを成膜し、続いて光吸収層プリカーサにＳｅを拡散させる処理を行いＣＩＧＳからなるｐ型光吸収層が形成される。さらに、光吸収層の上にバッファ層が形成される。これらｐ型光吸収層およびバッファ層から構成される光吸収層１２が積層された状態が図３（ｄ）に示されている。続いて、図３（ｅ）において、切削手段により光吸収層１２が複数の領域１２ａおよび１２ｂに分割される。最後に、図３（ｆ）において、光吸収層１２上に、透明電極層１３が形成され、図３（ｇ）において、切削手段により透明電極層１３および光吸収層１２を切削し、透明電極層１３が複数の領域１３ａおよび１３ｂに分割され、単電池が複数直列接続された、公知の薄膜太陽電池が得られる。
このような製造方法によれば、積層工程と分割工程を繰り返すことにより、図３（ｇ）に示すように、分割された裏面電極層１１ａを正極とし、分割された透明電極層１３ａを負極として、その間に分割された光吸収層１２ａを保持した単電池および、分割された裏面電極層１１ｂを正極とし、分割された透明電極層１３ｂを負極として、その間に分割された光吸収層１２ｂを保持した単電池が形成され、透明電極層１３ａのＬ字状下端部が隣接する単電池の裏面電極層１１ｂに接続される形で、これら単電池が直列接続された構造が得られる。さらに、同様にして、所望の数の単電池が直列に接続された薄膜太陽電池を形成することができる。
従来、このような太陽電池をモジュールに封入した構造として、太陽電池素子が形成された基板に封止材を介してカバーガラスを積層し、基板のカバーガラスとは反対の面をバックシートで覆ったものが知られている。
一方、前記バックシートを省略し、基板ガラスとカバーガラスの周縁部にシール材を配した所謂合わせガラス構造が特許文献１に開示されている。
ところが、合わせガラス構造では、ガラス基板端部にシール部を形成するスペースが必要となるため、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、太陽電池素子の周縁部の領域４０を除去して、基板１０を露出させなければならない。
ところが、モリブデン等の金属で構成された裏面電極層１１はガラス基板１０に強く固着しており、これを除去して基板１０を露出させるためには、出力の高いレーザ照射を行う必要があった。
しかしながら、そのような高出力のレーザを使用した場合、図４（ｂ）の光吸収層１２の端部３２が熱によって改質されて導電性が増大し、裏面電極層１１と透明電極層１３との間にリーク電流が発生してシャント抵抗を低下させたり、最悪の場合には短絡させたりする虞があった。
このように光吸収層の端部が熱によって改質され太陽電池素子へ悪影響を与える現象を抑制する技術として、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、第１の領域４０を高出力のレーザによって除去し、さらに、その前後に、第２の領域４１をスクライブによって除去して裏面電極層１１を露出させる技術が考えられる。この技術によれば、太陽電池素子として残存する光吸収層１２と、高出力のレーザで除去される領域４０が直接的に接していないので、光吸収層１２への熱の悪影響が抑制される。
しかしながら、この方法では、領域４０に加えて、ある程度の幅を有する領域４１をも除去する必要があることから、その分、加工に時間を要し、製造効率が低下するという問題があった。
本願発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、薄膜太陽電池の周縁部のレーザの熱によって裏面電極層と透明電極層が短絡した領域を太陽電池素子から切り離すに際し、従来よりも容易な加工工程で実現することができる製造方法、およびその方法により製造した太陽電池を提供することを目的としている。
本発明は、基板上に、裏面電極層、光吸収層、透明電極層が積層してなり、スクライブ溝により複数の単電池に分割され、単電池が直列に接続してなる薄膜太陽電池であって、太陽電池のスクライブ溝と直交する辺の端部の内側に、スクライブ溝と直交し裏面電極より上部を除去した直交溝が形成されていることを特徴としている。
また、本発明は、前記薄膜太陽電池の製造方法であって、基板上の上面に裏面電極層を成膜する工程と、裏面電極層を切削して複数の裏面電極層に分割する工程と、複数の裏面電極上に光吸収層および透明電極層を成膜する工程と、光吸収層および透明電極層を切削してスクライブ溝を形成し、太陽電池素子の分割を行う工程と、スクライブ溝とは直交する辺の端部の太陽電池素子にレーザ照射し、照射された裏面電極層、光吸収層および透明電極層を除去して新たな端面を形成する工程と、新たな端面の内側に、裏面電極層より上部を除去してなる直交溝を、スクライブ溝に直交して機械的に形成する工程と、を有することを特徴としている。
さらに、本発明は、前記薄膜太陽電池の製造方法であって、基板上の上面に裏面電極層を成膜する工程と、裏面電極層を切削して複数の裏面電極層に分割する工程と、複数の裏面電極上に光吸収層および透明電極層を成膜する工程と、光吸収層および透明電極層を切削してスクライブ溝を形成し、太陽電池素子の分割を行う工程と、スクライブ溝とは直交する辺の端部の太陽電池素子の裏面電極層より上部を除去してなる直交溝を、スクライブ溝に直交して機械的に形成する工程と、スクライブ溝とは直交する辺の基板端部に残る太陽電池素子の直交溝から所定距離以上離間した部分に対してレーザを照射し、照射された裏面電極層、光吸収層および透明電極層を除去する工程と、を有することを特徴としている。
本発明においては、レーザ照射により改質された新たな端面から、光吸収層が改質の影響を受けていない熱緩和距離だけ離れた箇所に直交溝を形成することを好ましい態様としている。
従来は、レーザの熱の影響により裏面電極層と透明電極層が短絡した薄膜太陽電池の周縁部を、当該影響を受けた部分を含む領域を所定の幅で除去していたのに対し、本発明によれば、線状の直交溝を形成するだけで影響を受けた部分を太陽電池素子から電気的に切り離すことができるため、加工が容易であり、これにより薄膜太陽電池の製造効率が向上するという効果を奏する。
以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら更に詳細に説明する。
本発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法を説明する。すなわち、まず、図３（ａ）〜（ｂ）に示すように、ソーダライムガラス（ＳＬＧ）等からなる基板上１０に、正極として機能する金属Ｍｏ等からなる裏面電極層１１が金属Ｍｏターゲット等を用いてスパッタリング法等により成膜される。
本発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法を説明する。すなわち、まず、図３（ａ）〜（ｂ）に示すように、ソーダライムガラス（ＳＬＧ）等からなる基板上１０に、正極として機能する金属Ｍｏ等からなる裏面電極層１１が金属Ｍｏターゲット等を用いてスパッタリング法等により成膜される。
裏面電極層は、先端にスクライブ刃を有するか、あるいはレーザにより切削を行う切削手段によって切削され、図３（ｃ）に示すように、分離溝によって複数に分割された裏面電極層１１ａおよび１１ｂに分割される。次に、図３（ｄ）に示すように、裏面電極層１１上に、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａからなる光吸収層プリカーサが成膜され、続いてセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）雰囲気中熱処理することにより光吸収層プリカーサにＳｅを拡散させる処理を行いＣＩＧＳからなるｐ型光吸収層が形成される。さらに、光吸収層の上に化学析出法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂａｔｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、ＣＢＤ法）によって例えばＣｄＳやＺｎＳ、ＩｎＳからなるバッファ層が形成される。これらｐ型光吸収層およびバッファ層から構成される光吸収層１２が積層された状態が図３（ｄ）に示されている。
次に、図３（ｅ）において、切削手段により光吸収層１２が複数の領域１２ａおよび１２ｂに分割される。また、図３（ｆ）において、光吸収層１２上に、ＺｎＯやＺｎＡｌＯ等からなる透明電極層１３が形成される。
最後に、図３（ｇ）において、切削手段により透明電極層１３および光吸収層１２を共に切削し、透明電極層１３が複数の領域１３ａおよび１３ｂに分割され、単電池が複数直列接続された薄膜太陽電池が得られる。
続いて、得られた薄膜太陽電池と、図示省略したカバーガラスとを合わせガラス構造とし、太陽電池素子の周囲にシール材を充填するスペースを設けるために、太陽電池素子の周縁部の除去工程に入る。この工程では、図６に示すように、領域４２において基板１０から裏面電極層１１、光吸収層１２および透明電極層１３を除去する。
裏面電極層１１は、基板１０に対して強固に固着しているため、この除去工程においては、スクライブのような機械的な切削手段によって領域４２のような広範囲に亘る除去を行うことは困難である。
そのため、この領域４２を除去するためには、例えば出力１５Ｗの高出力レーザを照射しなければならない。このような高出力レーザの照射のため、端部３４では、光吸収層のＣｕ／Ｉｎ比が増大するなどして光吸収層１２が改質され、導電性が向上し、シャント抵抗の低下あるいは短絡が起こってしまっていた。
本発明においては、端部３４から熱緩和距離４３だけ離れた箇所に、単電池を分割する複数のスクライブ溝に直交する直交溝２０が設けられていることを特徴としている。この直交溝２０によれば、裏面電極層１１と透明電極層１３との間に存在する改質され導電性を有する端部３４が、直交溝２０の右側すなわち太陽電池素子から電気的に切り離されているから、シャント抵抗の低下や短絡が太陽電池素子全体に及ぼす悪影響の問題を解決することができる。
直交溝２０は、ニードル等の切削手段で機械的に線状の溝をスクライブして形成すればよいので、従来のように、熱緩和距離４３に相当する部分全てを除去する必要がなく、加工効率が向上している。また、図６（ｂ）に示すように、直交溝２０においては、必ずしも裏面電極層１１を完全に除去しなくてもよく、少なくとも光吸収層１２の大部分が除去されていれば、直交溝２０の左部分と右部分を絶縁することができる。そのため、機械的な切削手段の他にも、低出力のレーザや、ケミカルエッチングといった化学的な手法を用いることもできる。
本発明における熱緩和距離４３は、１０μｍ〜１ｍｍ程度であり、好ましくは数百μｍである。この熱緩和距離４３は、領域４２を除去する際の高出力レーザの出力により、適宜設定される。
本発明における直交溝２０の幅４４は、少なくとも直交溝２０によってその両側の領域が絶縁されていれば特に限定されず、直交溝を形成するために選択するレーザやニードルやエッチングといった切削手段の選定に依存する。通常、直交溝の幅は、数μｍ〜数十μｍである。
直交溝２０は、ニードル等の機械的な方法や、低出力のレーザ、ケミカルエッチングで形成するため、この溝に面する光吸収層には、導電性を与えるといった悪影響が出ない。また、端部近傍領域全体をニードルで除去すると時間が掛かりコストが上昇するが、本発明では直交溝を１本切るだけなので、そのような虞がない。
以上説明したように、本発明によれば、太陽電池周縁部の裏面電極層と透明電極層とが短絡した部分を直交溝で分離することにより、太陽電池端部の短絡部分が太陽電池全体に影響することを防止する。
以下、実施例および比較例によって本発明をより詳細に説明する。
［実施例１］
上述した製造方法により、ガラス基板上に、厚さ０．４μｍの裏面電極層、厚さ１．４μｍの光吸収層、および厚さ０．６μｍの透明電極層を順次形成した薄膜太陽電池を製造した。図６に示す太陽電池周縁部の除去領域４２は、６．４ｍｍとして、これを出力１５Ｗのレーザで除去した。熱緩和距離において直交溝を太陽電池の両端に１本ずつ形成し、実施例１の薄膜太陽電池とした。なお、熱緩和距離４３は１００μｍ、直交溝２０の幅４４は４０μｍとして、直交溝の外側に６０μｍ残存させた状態とした。
［実施例１］
上述した製造方法により、ガラス基板上に、厚さ０．４μｍの裏面電極層、厚さ１．４μｍの光吸収層、および厚さ０．６μｍの透明電極層を順次形成した薄膜太陽電池を製造した。図６に示す太陽電池周縁部の除去領域４２は、６．４ｍｍとして、これを出力１５Ｗのレーザで除去した。熱緩和距離において直交溝を太陽電池の両端に１本ずつ形成し、実施例１の薄膜太陽電池とした。なお、熱緩和距離４３は１００μｍ、直交溝２０の幅４４は４０μｍとして、直交溝の外側に６０μｍ残存させた状態とした。
［比較例１］
直交溝を形成しなかった以外は実施例１と同様にして、図４に示す比較例１の薄膜太陽電池を製造した。
直交溝を形成しなかった以外は実施例１と同様にして、図４に示す比較例１の薄膜太陽電池を製造した。
［比較例２］
比較例１の薄膜太陽電池の端部から、実施例１の熱緩和距離と等しい１００μｍをニードルにより全て除去し、図５に示す比較例２の薄膜太陽電池を製造した。
比較例１の薄膜太陽電池の端部から、実施例１の熱緩和距離と等しい１００μｍをニードルにより全て除去し、図５に示す比較例２の薄膜太陽電池を製造した。
実施例１および比較例１、２の薄膜太陽電池について、ＦＦ（Ｆｉｌｌ Ｆａｃｔｏｒ）、シャント抵抗Ｒｓｈ、最大出力Ｐｍａｘを測定した。これらの結果を図７〜９のグラフに示す。
なお、最大出力Ｐｍａｘは、薄膜太陽電池の所定条件（入射エネルギー、温度、空気透過量ＡＭ）における最大発電電力値（Ｗ）である。シャント抵抗Ｒｓｈは、太陽電池素子の抵抗値（Ω）であり、光吸収層の改質による漏れ電流に依存する。また、ＦＦは、太陽電池のＶ−Ｉ特性曲線における開放電圧Ｖ０と短絡電流Ｉ０の積である理想最大出力をＰ０とした場合の、Ｐ０とＰｍａｘの比Ｐｍａｘ／Ｐ０であり、大きいほど好ましい。
図７〜９のグラフに示すように、太陽電池素子端部がレーザの熱の影響を受けた比較例１に対して、当該部分を分離させた実施例１および当該部分を除去した比較例２は、いずれも各性能が向上していることが分かった。
また、実施例１と比較例２の比較では、諸性能面では両者は同等であるが、比較例２における端部領域の除去工程と実施例１における直交溝の形成工程では、実施例１の方が加工時間が短かった。すなわち、本発明によれば、比較例２と同等の性能を有する薄膜太陽電池を、より効率よく製造できることが示された。
高発電効率を有するカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造に有望である。
１…薄膜太陽電池、
１０…基板、
１１…裏面電極層、
１１ａ〜１１ｄ…分割された裏面電極層、
１２…光吸収層、
１２ａ〜１２ｄ…分割された光吸収層、
１３…透明電極層、
１３ａ〜１３ｄ…分割された透明電極層、
２０…直交溝、
３０〜３４…端部、
４０〜４２…除去領域、
４３…熱緩和距離、
４４…直交溝の幅。
１０…基板、
１１…裏面電極層、
１１ａ〜１１ｄ…分割された裏面電極層、
１２…光吸収層、
１２ａ〜１２ｄ…分割された光吸収層、
１３…透明電極層、
１３ａ〜１３ｄ…分割された透明電極層、
２０…直交溝、
３０〜３４…端部、
４０〜４２…除去領域、
４３…熱緩和距離、
４４…直交溝の幅。
Claims (2)
- 基板上に、裏面電極層、光吸収層、透明電極層が積層してなり、スクライブ溝により複数の単電池に分割され、前記単電池が直列に接続してなる薄膜太陽電池であって、前記太陽電池のスクライブ溝と直交する辺の端部の内側に、前記スクライブ溝と直交し前記裏面電極より上部を除去した直交溝が形成されている薄膜太陽電池の製造方法であって、
基板上の上面に裏面電極層を成膜する工程と、
前記裏面電極層を切削して複数の裏面電極層に分割する工程と、
前記複数の裏面電極上に光吸収層および透明電極層を成膜する工程と、
前記光吸収層および前記透明電極層を切削してスクライブ溝を形成し、太陽電池素子の分割を行う工程と、
前記スクライブ溝とは直交する辺の端部の太陽電池素子にレーザ照射し、照射された裏面電極層、光吸収層および透明電極層を除去して新たな端面を形成する工程と、
前記レーザ照射により改質された前記新たな端面の内側に、前記新たな端面から前記光吸収層が改質の影響を受けていない熱緩和距離だけ離れた箇所に、前記裏面電極層より上部を除去してなる直交溝を、前記スクライブ溝に直交して機械的に形成する工程と、を有することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 基板上に、裏面電極層、光吸収層、透明電極層が積層してなり、スクライブ溝により複数の単電池に分割され、前記単電池が直列に接続してなる薄膜太陽電池であって、前記太陽電池のスクライブ溝と直交する辺の端部の内側に、前記スクライブ溝と直交し前記裏面電極より上部を除去した直交溝が形成されている薄膜太陽電池の製造方法であって、
基板上の上面に裏面電極層を成膜する工程と、
前記裏面電極層を切削して複数の裏面電極層に分割する工程と、
前記複数の裏面電極上に光吸収層および透明電極層を成膜する工程と、
前記光吸収層および前記透明電極層を切削してスクライブ溝を形成し、太陽電池素子の分割を行う工程と、
前記スクライブ溝とは直交する辺の端部の太陽電池素子の前記裏面電極層より上部を除去してなる直交溝を、前記スクライブ溝に直交して機械的に形成する工程と、
前記直交溝の内側の前記光吸収層がレーザ照射による改質の影響を受けないように、前記スクライブ溝とは直交する辺の基板端部に残る太陽電池素子の前記直交溝から所定距離以上離間した部分に対してレーザを照射し、照射された裏面電極層、光吸収層および透明電極層を除去する工程と、を有することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014500133A JP5749392B2 (ja) | 2012-02-14 | 2013-01-23 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012029869 | 2012-02-14 | ||
| JP2012029869 | 2012-02-14 | ||
| JP2014500133A JP5749392B2 (ja) | 2012-02-14 | 2013-01-23 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| PCT/JP2013/051290 WO2013121839A1 (ja) | 2012-02-14 | 2013-01-23 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2013121839A1 JPWO2013121839A1 (ja) | 2015-05-11 |
| JP5749392B2 true JP5749392B2 (ja) | 2015-07-15 |
Family
ID=48983964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014500133A Expired - Fee Related JP5749392B2 (ja) | 2012-02-14 | 2013-01-23 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150020868A1 (ja) |
| JP (1) | JP5749392B2 (ja) |
| WO (1) | WO2013121839A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104332530B (zh) * | 2014-11-05 | 2017-08-04 | 四川钟顺太阳能开发有限公司 | 一种降低切割后太阳电池效率损失的方法以及该方法生产的太阳电池 |
| DE102015121141B4 (de) * | 2015-12-04 | 2020-06-04 | Solibro Hi-Tech Gmbh | Dünnschichtsolarmodul |
| CN109256432A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-22 | 广东汉能薄膜太阳能有限公司 | 一种薄膜电池及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5100971B2 (ja) * | 2005-03-10 | 2012-12-19 | 三菱重工業株式会社 | 太陽電池パネルの製造方法 |
| JP4791098B2 (ja) * | 2005-07-22 | 2011-10-12 | 株式会社カネカ | 集積型薄膜太陽電池モジュール |
| US8445315B2 (en) * | 2008-05-15 | 2013-05-21 | Ulvac, Inc. | Thin-film solar battery module manufacturing method |
| JP4773543B2 (ja) * | 2009-04-17 | 2011-09-14 | 昭和シェル石油株式会社 | エッジスペースを備えた太陽電池モジュール |
| US8822255B2 (en) * | 2009-09-04 | 2014-09-02 | Ulvac, Inc. | Method of manufacturing a solar cell module and apparatus of manufacturing a solar cell module |
| JP2011138969A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 薄膜太陽電池モジュールの検査方法及び薄膜太陽電池モジュールの製造方法 |
| US20110262712A1 (en) * | 2010-04-22 | 2011-10-27 | Primestar Solar, Inc. | Method for increasing the working surface area of a photovoltaic (pv) module and associated substrates |
| WO2013090573A1 (en) * | 2011-12-13 | 2013-06-20 | First Solar, Inc. | Mitigating photovoltaic module stress damage through cell isolation |
-
2013
- 2013-01-23 US US14/378,244 patent/US20150020868A1/en not_active Abandoned
- 2013-01-23 WO PCT/JP2013/051290 patent/WO2013121839A1/ja active Application Filing
- 2013-01-23 JP JP2014500133A patent/JP5749392B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2013121839A1 (ja) | 2015-05-11 |
| US20150020868A1 (en) | 2015-01-22 |
| WO2013121839A1 (ja) | 2013-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4925724B2 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| JP4439492B2 (ja) | カルコパイライト型太陽電池およびその製造方法 | |
| JP4703350B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP6087146B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| US20160284882A1 (en) | Solar Cell | |
| WO2007086522A1 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| WO2007086521A1 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| US10236401B2 (en) | Solar cell module and method of producing the same | |
| US20120186634A1 (en) | Solar cell apparatus and method of fabricating the same | |
| JP2007317868A (ja) | カルコパイライト型太陽電池およびその製造方法 | |
| US20120174977A1 (en) | Solar Power Generation Apparatus and Manufacturing Method Thereof | |
| JP2008021713A (ja) | 集積型薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| JP2007317879A (ja) | カルコパイライト型太陽電池およびその製造方法 | |
| JP2002319686A (ja) | 集積型薄膜太陽電池の製造方法 | |
| KR20110035736A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| JP2012532442A (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| JP5749392B2 (ja) | 薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| JPWO2013121840A1 (ja) | 太陽電池モジュール | |
| JP2006222384A (ja) | 集積型薄膜太陽電池及びその製造方法 | |
| KR101201542B1 (ko) | 박막태양전지 및 그 제조방법 | |
| JP4975528B2 (ja) | 集積形太陽電池 | |
| EP2811521A1 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
| US20120073645A1 (en) | Solar Cell Apparatus and Method of Manufacturing the Same | |
| TW201340364A (zh) | 積體化太陽電池的製造方法 | |
| JP2012256881A (ja) | 太陽電池モジュールの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150326 |
|
| 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: 20150511 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150513 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5749392 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |