JPH0660155U - 集積型太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構造が簡単で且つ端子ボックスまでの配線が不
要となる集積型太陽電池モジュールを提供せんとするも
のである。 【構成】基板上に、複数個の単位素子からなる集積型太
陽電池を形成した集積型太陽電池モジュールにおいて、
複数個の前記集積型太陽電池を設けて該集積型太陽電池
を方向を変えて直列に接続することにより、モジュール
の陽陰両極出力を隣接し合う前記単位素子から取り出す
ことを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、非晶質シリコン等の薄膜半導体を基板上に形成した集積型太陽電池 モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

非晶質シリコン等を用いた集積型太陽電池モジュールは、基板の選択自由度や 出力設計における自由度が高く、且つ安価に製造可能であることから有力な代替 エネルギーとして注目されている。そしてこのような集積型太陽電池モジュール は、屋外において複数枚のものを接続して使用する場合が多く、複数のモジュー ル間の電気的接続を容易とするために、陽陰両極の出力端子を端子ボックス内に 集電する構造となっている。図５にはこのような従来の集積型太陽電池モジュー ルの構造を表す説明用平面図および断面図を示している。同図（イ）の平面図に 示すように、方形状のガラス基板ａ上に複数個の単位素子ｂ、ｂ・・を形成した 集積型太陽電池ｃに、陽陰両極を集電した端子ボックスｄを設けて集積型太陽電 池モジュールとしたものである。図例のものでは、設置後の配線作業性を考慮し 、端子ボックスｄをモジュールの中央部位に設けたものである。また、この平面 図中に示すＡ−Ａ線における説明用断面図を同図（ロ）として示している。ガラ ス基板ａ上で、透明導電膜ｅ、非晶質シリコン光電変換層ｆ、金属電極ｇからな る単位素子ｂを、前記ガラス基板ａの一端から他端まで直列に接続したものであ る。従って、例えば一端部の透明導電膜ｅ１が陽極、他端部の金属電極ｇ１が陰 極になり、一端から他端までの単位素子ｂの重畳電力がモジュール出力として取 り出せるものである。そして、前記陽陰両極をガラス基板１中央部に設けた端子 ボックスｄまで延設するために、金属電極ｇ上に貼付したＰＥＴフィルム等の絶 縁層ｈを介して半田メッキ銅箔ｊを配線し、封入層ｋを真空熱圧着で裏面全面に 貼付している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】 しかしながら上述の如き従来の構造では、ガラス基板の両端に位置する陽陰両 極を、１ヶ所の端子ボックスまで半田メッキ銅箔等の導線を用いて集電する必要 があり、モジュール化工程が煩雑なものになるために製造コストが嵩んでしまう という問題点があった。また絶縁層を介してはいるが、集電用の前記導線が金属 電極と接触し、所望のモジュール特性が得られなくなることも懸念される。

【０００４】 このように従来の集積型太陽電池モジュールにおいては、複雑な構造に起因す るコスト上および品質上の欠点を有していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は上述の課題を解決し、構造が簡単で且つ端子ボックスまでの配線が不 要となる集積型太陽電池モジュールを提供せんとするものである。上記課題を解 決した本考案は、基板上に、複数個の単位素子からなる集積型太陽電池を形成し た集積型太陽電池モジュールにおいて、複数個の前記集積型太陽電池を設けて該 集積型太陽電池を方向を変えて直列に接続することにより、モジュールの陽陰両 極出力を隣接し合う前記単位素子から取り出すことを特徴としており、前記集積 型太陽電池が非晶質シリコン系であることや、前記基板がガラスであることが併 せて考慮されるものである。

【０００６】

【作用】

本考案の作用は、例えば基板上に設けた２個の集積型太陽電池を方向を変えて 直列に接続することにより、前記集積型太陽電池の一端の単位素子と他端の単位 素子とを、互いに隣接し合う位置に配置させるところにある。

【０００７】

【実施例】

次に本考案の実施例を以下に説明する。図１、２には本考案の第１実施例にか かる集積型太陽電池モジュールの構造図が示されており、図１が説明用平面図で あり、図２（イ）が図１に示されるＡ−Ａ線における説明用断面図、同図（ロ） が同Ｂ−Ｂ線における説明用断面図をそれぞれ示している。図１の平面図に示す ように、方形状のガラス基板１上に複数個の単位素子２、２・・を直列接続して 形成した第１の集積型太陽電池３と、同様に複数個の単位素子２、２・・を直列 接続して形成した第２の集積型太陽電池４とを、端部の接続用電極５により方向 を変えてさらに直列に接続したものである。これにより、モジュールの出力取り 出し用の陽陰両極を、隣接する前記単位素子２、２の端子として設けることによ り、陽陰両極を集電した端子ボックス６をガラス基板１の一端に設けることがで きるのである。そしてその断面構造が、次の図２として示されるのである。

【０００８】 図に示されるようにガラス基板１上で、陽極としての透明導電膜７、非晶質シ リコン光電変換層８、陰極としての金属電極９からなる複数の単位素子２、２・ ・が、単位素子２の透明導電膜７と隣接する単位素子２の金属電極９とを、非晶 質シリコン光電変換層８に設けた接続用開口溝１０を介して順次接続することに より直列に接続され、集積型太陽電池３、４を形成しているものである。そして 同図（イ）に示している第１の集積型太陽電池３と、（ロ）に示している第２の 集積型太陽電池４とを逆方向に配置するとともに、端部に位置する第１の集積型 太陽電池３の透明導電膜の端部７ａと、第２の集積型太陽電池４の金属電極９の 端部９ａとを接続用電極５により接続することにより、前記２つの集積型太陽電 池３、４とが直列に接続され、２つの集積型太陽電池を構成する全単位素子２、 ２・・が直列に接続されたことになる。ここで第１の集積型太陽電池３の一端の 陰極１１と、それに隣接する第２の集積型太陽電池４の一端の陽極１２とが、こ のモジュールの出力取り出し用の陽陰両極端子となる。この上に封入樹脂層１３ を設け、集積型太陽電池モジュールとしている。このように、端子ボックス６を ガラス基板１の一端に設けているので、従来のように絶縁層を介して銅箔を設け る必要がなく、単純な構造が実現できるのである。

【０００９】 続いて、上記図１、２に示された本考案の集積型太陽電池モジュールは、例え ば以下の手順で製造されたものであり、図２の断面構造を表す説明図に基づいて その詳細を説明する。まず、必要に応じてアルカリ溶出防止層を設けた厚さ４ｍ ｍ、大きさ５００ｍｍ×６００ｍｍの青板ガラス基板１上に熱ＣＶＤ法により、 ＳｎＯ₂ からなる透明導電膜層７を５００ｎｍ形成する。このＳｎＯ₂ 層を波長 １．０６μｍのＹＡＧレーザーの基本波を用いて、１ｃｍ幅に各単位素子２の領 域ごとに溶断分離し、純水で超音波洗浄を行った。この時の隣接するＳｎＯ₂ 層 間の分離部１４の幅は５０μｍであり、乾燥後における層間の抵抗値は、いづれ も１メガオーム以上であることを確認した。次にその上に基板温度２００℃、反 応圧力０．５〜１．０ｔｏｒｒにてＳｉＨ₄ 、ＣＨ₄ 、Ｂ₂ Ｈ₆ からなる混合ガ ス、ＳｉＨ₄ 、Ｈ₂ からなる混合ガス、ＳｉＨ₄ 、ＰＨ₃ 、Ｈ₂ からなる混合ガ スをこの順に容量結合型グロー放電分解装置内で分解することにより、非晶質シ リコン光電変換層８としてｐ型非晶質シリコン半導体層、ｉ型非晶質シリコン半 導体層、およびｎ型微結晶シリコン半導体層をそれぞれの膜厚が１５ｎｍ、４５ ０ｎｍ、３００ｎｍになるように形成した。

【００１０】 続いて図２（イ）に示している部分と（ロ）に示している部分とで、前記透明 導電膜７の分離部１４に対してそれぞれ逆方向側に５０μｍずらして、非晶質シ リコン光電変換層８を透明導電膜７に損傷を与えぬようにＹＡＧレーザーの第二 高調波を用いて溶断分離し、１５０μｍ幅の接続用開口溝１０を形成した。続い て電子ビーム蒸着装置を用いて、膜厚が２５０ｎｍになるように室温でアルミニ ウム薄膜層を形成し、金属電極９とした。さらに図２（イ）に示している部分と （ロ）に示している部分とで、非晶質シリコン光電変換層８に設けた接続用開口 部１０に対してそれぞれ逆方向側に５０μｍずらして、金属電極９を非晶質シリ コン光電変換層８や透明導電膜７に損傷をあたえぬようにＹＡＧレーザーの第二 高調波を用いて１５０μｍ幅に溶断分離した。

【００１１】 さらに図２（イ）に示す第１の集積型太陽電池３と、同図（ロ）に示す第２の 集積型太陽電池４とに分割するために、図１に示す如く中央線１５をＹＡＧレー ザーの基本波を用いて１５０μｍ幅に溶断分離して２分割構造とした。この溶断 分離は図中には特に図示していないが、金属電極９、非晶質シリコン光電変換層 ８、透明導電膜７のいずれも除去するものである。

【００１２】 そしてさらに、半田１６と半田メッキ銅箔１７からなる接続用電極５を用いて 図２（イ）に示す第１の集積型太陽電池３の左端部の透明導電膜７ａと、同図（ ロ）に示す第２の集積型太陽電池４の左端部の金属電極９ａとを接続するととも に、右端部より陽極１２と陰極１１とを取り出した。

【００１３】 この接続用電極は、この他に例えば導電性樹脂による印刷電極等により形成す ることもできる。

【００１４】 また接続部や陽極１２の透明導電膜を露出させるためには、非晶質シリコン光 電変換層８と金属電極層９とをレーザー照射やエッチング、または切削などの方 法により除去すればよい。

【００１５】 最後に封入用シートを真空熱圧着で基板１全面に設けることで封入層１３を形 成し、端子ボックス６を右端中央に取り付けて集積型太陽電池モジュールを完成 させた。

【００１６】 また、図３、４には本考案の別の一例として、端子ボックス６を従来例と同様 に中央に設ける場合の例を示している。ここで図３は説明用平面図、図４（イ） は図３に示されるＡ−Ａ線における説明用断面図、同図（ロ）は同Ｂ−Ｂ線にお ける説明用断面図である。図例のものは３つの集積型太陽電池２０、２１、２２ を用いたものであり、基板両端部において接続用電極５によって前記３つの集積 型太陽電池２０、２１、２２が直列に接続されているものである。そして図４（ イ）中に示される中央部の透明導電膜７の延設部７ｂと、金属電極９の延設部９ ｂとが、それぞれ陽極、陰極として端子ボックス６まで導かれている。尚、他の 構造は第１実施例と同一である。この例でも、従来例のように銅箔等の集電用導 線を金属電極上に新たに設けることなくモジュール化が可能である。そしてこれ ら本考案にかかる２つの実施例は、単位素子の数がいづれも２倍、面積が半分に なっているために得られる短絡電流は半分であるが、逆に開放電圧は２倍となり 、出力的にはほぼ従来法と同じものが得られるのである。

【００１７】 なお、上述の実施例では光電変換層に非晶質シリコンを用いたが、他に化合物 半導体やその他の薄膜半導体が使用可能である。また、電気的な分離手段として レーザーによる溶断分離を用いたが、他にエッチング等の化学的手段や切削など の物理的手段を用いることもできる。

【００１８】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、基板上に形成した複数の集積型太陽電池を方向 を変えて直列に接続することにより、隣接し合う単位素子からモジュールの陽陰 両極出力を取り出すことができるので、別途導線等を用いて配線、集電する必要 がなくなるため、モジュール化工程が簡略化できる結果、製造コストを低減する ことができ。また従来のように配線に伴う絶縁層を介して、集電用導線が金属電 極と接触して所望のモジュール特性が得られなくなるという懸念もなくなる。こ のように本考案は、単純なモジュール構造とすることにより、従来からのコスト 上および品質上の欠点を解決するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例にかかる集積型太陽電池モジュ
ールの説明用平面図

【図２】図１の集積型太陽電池モジュールの断面構造を
表す説明図で、（イ）が図１のＡ−Ａ線における説明用
断面図、（ロ）が同Ｂ−Ｂ線における説明用断面図

【図３】本考案の別の実施例として、端子ボックスを従
来例と同様に中央に設けた場合の説明用平面図

【図４】図３の集積型太陽電池モジュールの断面構造を
表す説明図で、（イ）が図３のＡ−Ａ線における説明用
断面図、（ロ）が同Ｂ−Ｂ線における説明用断面図

【図５】従来の集積型太陽電池モジュールの構造を表す
説明図で、（イ）は説明用平面図、（ロ）は（イ）の平
面図中に示すＡ−Ａ断面図

【符号の説明】

１、ａ ガラス基板 ２、ｂ 単位素子 ３、４、ｃ 集積型太陽電池 ５ 接続用電極 ６、ｄ 端子ボックス ７、ｅ 透明導電膜 ８、ｆ 非晶質シリコン光電変換層 ９、ｇ 金属電極 １０ 接続用開口溝 １１、１９ 陰極 １２、１８ 陽極 １３ 封入樹脂層 １４ ＳｎＯ₂ 層間の分離部 １５ 中央線 １６ 半田 １７、ｊ 半田メッキ銅箔 ２０、２１、２２ 集積型太陽電池 ｈ 絶縁層 ｋ 封入層

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、複数個の単位素子からなる集積
   型太陽電池を形成した集積型太陽電池モジュールにおい
   て、複数個の前記集積型太陽電池を設けて該集積型太陽
   電池を方向を変えて直列に接続することにより、モジュ
   ールの陽陰両極出力を隣接し合う前記単位素子から取り
   出すことを特徴とする集積型太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】前記集積型太陽電池が非晶質シリコン系太
   陽電池であることを特徴とする請求項１記載の集積型太
   陽電池モジュール。
3. 【請求項３】前記基板がガラスであることを特徴とする
   請求項１または２記載の集積型太陽電池モジュール。