JPH11112010A - Solar cell and manufacture therefor - Google Patents

Solar cell and manufacture therefor

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JPH11112010A
JPH11112010A JP9275538A JP27553897A JPH11112010A JP H11112010 A JPH11112010 A JP H11112010A JP 9275538 A JP9275538 A JP 9275538A JP 27553897 A JP27553897 A JP 27553897A JP H11112010 A JPH11112010 A JP H11112010A
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JP
Japan
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layer
photoelectric conversion
solar cell
transparent conductive
back electrode
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Application number
JP9275538A
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Japanese (ja)
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Tetsumasa Umemoto
哲正 梅本
Sae Takagi
小枝 高木
Susumu Kidoguchi
晋 木戸口
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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    • 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
    • H01L31/02Details
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    • H01L31/02005Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent irreversible characteristic decline after the destruction of a photoelectric conversion layer and the removal of the shade due to the generation of a reverse bias voltage, when the entire surface of a certain unit cell provided with an integrated type solar cell is in the shade. SOLUTION: A second scribe groove 15 for insulating and dividing the photoelectric conversion layer 12 is formed so as to partially overlap with a first scribe groove 14 formed between transparent conducting layers 11 in the adjacent unit 1. The part near the second scribe groove 15 of the photoelectric conversion layer 12 is crystallized, and a bypass conducting path 17 provided with a conducting effect for mitigating a reverse bias load generated inside the unit cell 1 at the time of the shade is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質半導体の光
電変換層を有するユニットセルを直列接続した集積型薄
膜太陽電池およびその製造方法に関し、詳しくは日陰時
にユニットセルに印加される逆バイアス電圧負荷を緩和
するためのバイパス機能を備えた太陽電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated thin-film solar cell in which unit cells each having a photoelectric conversion layer of an amorphous semiconductor are connected in series and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a reverse bias applied to a unit cell in the shade. The present invention relates to a solar cell having a bypass function for reducing a voltage load.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、薄膜太陽電池では、基板に透光性
絶縁基板を利用する場合、この基板としてガラスまたは
ポリイミド等の耐熱性樹脂上に、SnO2,ZnO,I
TO等の透明電極の透明導電層を積層し、この上に非晶
質半導体の光電変換層を積層し、さらにこの上に反射金
属膜を有する裏面電極層を積層して、1つのユニットセ
ルとするものが作製されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a thin-film solar cell, when a light-transmitting insulating substrate is used as a substrate, SnO 2 , ZnO, I 2
A transparent conductive layer of a transparent electrode such as TO is laminated, a photoelectric conversion layer of an amorphous semiconductor is laminated thereon, and a back electrode layer having a reflective metal film is further laminated thereon to form one unit cell. Is manufactured.

【0003】集積型薄膜太陽電池は、透明導電層を隣接
するユニットセルの裏面電極層に電気的に直列接続する
ことにより、複数のユニットセルを同一の大面積基板上
に直列接続させて、高電圧、高出力の太陽電池をなすも
のである。
In an integrated thin-film solar cell, a plurality of unit cells are connected in series on the same large-area substrate by electrically connecting a transparent conductive layer in series to a back electrode layer of an adjacent unit cell. It forms a high voltage, high output solar cell.

【0004】その作製方法としては、透光性絶縁基板上
に透明導電層を積層して、複数の短冊状に絶縁分割する
ための加工溝を形成するパターニング加工を施した後、
その上に光電変換層を積層し、透明導電層の加工溝から
ずらせた位置の光電変換層上に、透明導電層を損傷させ
ずに光電変換層だけを開溝除去するパターニング加工を
施して加工溝を形成し、その上に裏面電極層を積層し、
先の光電変換層の加工溝を挟んで透明導電層の加工溝と
反対側の位置に、裏面電極層のみを絶縁分割するための
加工溝を形成するパターニング加工を施している。
As a manufacturing method, a transparent conductive layer is laminated on a light-transmitting insulating substrate, and a patterning process for forming a processing groove for dividing into a plurality of strips is performed.
The photoelectric conversion layer is laminated on top of it, and patterning is performed on the photoelectric conversion layer at a position shifted from the processing groove of the transparent conductive layer to remove only the photoelectric conversion layer without damaging the transparent conductive layer. A groove is formed, a back electrode layer is laminated thereon,
A patterning process for forming a processing groove for insulatingly dividing only the back electrode layer is performed at a position opposite to the processing groove of the transparent conductive layer with respect to the processing groove of the photoelectric conversion layer.

【0005】このようにすることにより、1つのユニッ
トセルの透明導電層が隣接するユニットセルの裏面電極
層と順次直列接続され、大面積の基板内に集積型薄膜太
陽電池を形成できる。
[0005] By doing so, the transparent conductive layer of one unit cell is sequentially connected in series with the back electrode layer of the adjacent unit cell, and an integrated thin-film solar cell can be formed in a large-area substrate.

【0006】ここで、透明導電層のパターニング加工あ
るいは光電変換層のパターニング加工には、レーザ光に
よるスクライブ加工が多用されてきた。これは、加工精
度、タクト、加工対象物のレーザ光波長の選択的吸収に
よる選択的膜加工の点において優れているからである。
Here, scribing with a laser beam has been frequently used for patterning a transparent conductive layer or patterning a photoelectric conversion layer. This is because it is excellent in processing accuracy, tact, and selective film processing by selective absorption of laser light wavelength of a processing object.

【0007】また、裏面電極層のパターニング加工に
は、レーザ光による直接スクライブ法、レジストのパタ
ーニング後に裏面電極層をケミカルエッチングする方
法、フォトリソグラフ法等が用いられてきた。裏面電極
層のパターニング加工は、その下部に光電変換層や透明
導電層が積層されているため、これらを損傷させずに裏
面電極層のみを選択的に絶縁分離する加工をしなければ
ならず、最も困難なパターニング加工工程である。
For patterning of the back electrode layer, a direct scribing method using a laser beam, a method of chemically etching the back electrode layer after patterning a resist, a photolithographic method, and the like have been used. In the patterning process of the back electrode layer, since the photoelectric conversion layer and the transparent conductive layer are laminated thereunder, it is necessary to perform a process of selectively insulating and separating only the back electrode layer without damaging them. This is the most difficult patterning process.

【0008】そして、すべてのパターニング加工工程
後、集積化したユニットセルの隣接する裏面電極層間の
分離抵抗を大きくすることが、ユニットセル間に部分的
な導通路が形成されて短絡電流が流れるというユニット
セル間のシャントパスリーク(shuntpass l
eak)を防ぎ、特性向上に大きく影響するため、高抵
抗分離を行うことが重要とされる。したがって、集積型
薄膜太陽電池の初期特性の向上を図るには、その製造工
程において、隣接する裏面電極層間の分離抵抗を大きく
すればよい。
[0008] After all the patterning steps, increasing the separation resistance between the adjacent back electrode layers of the integrated unit cells means that a partial conduction path is formed between the unit cells and a short-circuit current flows. Shunt pass leak between unit cells
Therefore, it is important to perform high-resistance separation, since the above-described problem can be prevented. Therefore, in order to improve the initial characteristics of the integrated thin-film solar cell, the separation resistance between the adjacent back electrode layers may be increased in the manufacturing process.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このような集積型薄膜
太陽電池を実使用に供する際、日陰等の部分的な陰の中
に入ったとき、陰の中のユニットセルは他の発電してい
るユニットセルからの総発生電圧が逆バイアス電圧とし
て印加され、光電変換層の耐圧を越えると破壊されると
いう問題が発生する。
When such an integrated thin-film solar cell is put into practical use, when it enters a partial shade such as a shade, the unit cells in the shade generate other electric power. If the total generated voltage from the unit cell is applied as a reverse bias voltage and exceeds the withstand voltage of the photoelectric conversion layer, there is a problem that the unit cell is broken.

【0010】太陽電池は、基板内に複数のユニットセル
を直列接続してなる構造のため、図9に示すように、種
々の日陰要因が考えられる。図中、1はユニットセル、
2はスクライブ溝、斜線部が日陰部分を表し、斜線部以
外は光照射部分である。太陽電池にとって最も逆バイア
ス電圧負荷が大きいのは、(a)、(b)、(c)の場
合である。この場合、複数のユニットセル1全面が日陰
となり、かつ日陰となるユニットセル1の数と1つのユ
ニットセル1の発電電圧の積が非晶質半導体の光電変換
層の逆バイアス破壊しきい値を越え、この逆バイアス電
圧が印加される可能性がある。
Since a solar cell has a structure in which a plurality of unit cells are connected in series in a substrate, various shade factors can be considered as shown in FIG. In the figure, 1 is a unit cell,
Reference numeral 2 denotes a scribe groove, a shaded portion represents a shaded portion, and a portion other than the shaded portion represents a light irradiation portion. The largest reverse bias voltage load for the solar cell is in the cases (a), (b) and (c). In this case, the entire surface of the plurality of unit cells 1 is shaded, and the product of the number of unit cells 1 to be shaded and the power generation voltage of one unit cell 1 is the reverse bias breakdown threshold value of the photoelectric conversion layer of the amorphous semiconductor. The reverse bias voltage may be applied.

【0011】一方、(d)、(e)、(f)の場合は、
日陰になっていても各ユニットセル1の一部に太陽光が
照射されているため、ユニットセル1の日陰部分の非発
電による効率低下は免れないが、ユニットセル1の日陰
部分にかかる逆バイアス電圧を、同一セル面内の太陽光
照射部分に発生する電流が隣接するユニットセル1に順
次流していくため、1つのユニットセル1全面に光電変
換層の破壊しきい値を越える逆バイアス電圧が印加され
ることはない。
On the other hand, in the case of (d), (e) and (f),
Even if it is shaded, since a part of each unit cell 1 is irradiated with sunlight, efficiency reduction due to non-power generation in the shaded part of the unit cell 1 is inevitable, but reverse bias applied to the shaded part of the unit cell 1 Since a current generated in a portion irradiated with sunlight in the same cell surface flows sequentially to adjacent unit cells 1, a reverse bias voltage exceeding the breakdown threshold of the photoelectric conversion layer is applied to the entire surface of one unit cell 1. It is not applied.

【0012】具体的な商品として、例えば住宅発電用太
陽電池に集積型薄膜太陽電池を供するとき、住宅の屋根
に設置する場合が多いため、実際には1つのユニットセ
ル全面が日陰になるのは、電柱による陰や、高層建築物
による日陰、落ち葉、飛散ごみ、鳥の糞等によってであ
るが、このような場合でも実際には日陰になったユニッ
トセルにも周囲からの散乱光が回り込むため、完全に光
電変換層の破壊しきい値を越える逆バイアス電圧が印加
されることは少ない。
As a specific product, for example, when an integrated thin-film solar cell is provided to a solar cell for residential power generation, it is often installed on the roof of a house. This is due to shading by telephone poles, shading by high-rise buildings, fallen leaves, flying debris, bird droppings, etc.However, even in such a case, the scattered light from the surroundings actually goes around the shaded unit cells. It is rare that a reverse bias voltage completely exceeding the breakdown threshold of the photoelectric conversion layer is applied.

【0013】しかしながら、集合住宅のベランダや、戸
建住宅のベランダ、軒先等に設置する場合には、ユーザ
ーが太陽電池パネル上に物を置いて、1つのユニットセ
ル全面が散乱光の回り込みがない日陰になる場合が予想
される。このような場合に太陽電池に太陽光が照射され
ると、1つのユニットセル全面に光電変換層の破壊しき
い値を越える逆バイアス電圧が印加され、日陰が取り去
られた後も非可逆な特性低下を生じさせてしまう原因と
なる。集積型薄膜太陽電池では、その特徴として1つの
基板内に高電圧を発生させる構造になっているため、こ
の非可逆な特性低下は著しい。
However, when installing on a veranda of an apartment house, a veranda of a detached house, an eaves, or the like, a user places an object on a solar cell panel and the whole surface of one unit cell is free of scattered light. Expected to be shaded. In such a case, when the solar cell is irradiated with sunlight, a reverse bias voltage exceeding the breakdown threshold of the photoelectric conversion layer is applied to the entire surface of one unit cell, and the irreversible state is removed even after the shade is removed. This may cause deterioration in characteristics. The characteristic of the integrated thin-film solar cell is that the irreversible deterioration in characteristics is remarkable because the structure is such that a high voltage is generated in one substrate.

【0014】そこで、上記問題を解決するために、図1
0に示すように、1つのユニットセル1全面に光電変換
層の破壊しきい値を越える逆バイアス電圧が印加されて
も電流を逃がせるように、各ユニットセル1に逆向きに
バイパスダイオード3を並列に接続する方法が知られて
いる。このように、バイパスダイオード3を並列接続す
れば、一部のユニットセル1が日陰になった場合でも、
日陰になったユニットセル1にはバイパスダイオード3
の順方向電圧以上の逆バイアス電圧は印加されず、光電
変換層の破壊を防ぐことができる。
In order to solve the above problem, FIG.
As shown in FIG. 0, a bypass diode 3 is connected to each unit cell 1 in a reverse direction so that current can escape even if a reverse bias voltage exceeding the breakdown threshold of the photoelectric conversion layer is applied to the entire surface of one unit cell 1. A method of connecting in parallel is known. In this way, if the bypass diodes 3 are connected in parallel, even if some unit cells 1 are shaded,
The shaded unit cell 1 has a bypass diode 3
No reverse bias voltage equal to or higher than the forward voltage is applied, so that the destruction of the photoelectric conversion layer can be prevented.

【0015】しかしながら、集積型薄膜太陽電池は、そ
のデバイス構造や透明導電層のシート抵抗値によっても
異なるが、集積するユニットセルの幅は約5〜15mm
である。集積段数は基板サイズによっても異なるが、例
えばユニットセル幅が10mmで基板の長さが450m
mの場合、45段集積される。この全てのユニットセル
間にバイパスダイオードを挿入することは、製造工程の
増加、コスト増加の要因となり、結晶太陽電池よりも廉
価な太陽電池を市場に供給することを鑑みると好ましい
ことではない。
However, the width of the integrated unit cell is about 5 to 15 mm, although the integrated thin film solar cell differs depending on the device structure and the sheet resistance of the transparent conductive layer.
It is. Although the number of stacking stages varies depending on the substrate size, for example, the unit cell width is 10 mm and the substrate length is 450 m.
In the case of m, 45 stages are integrated. Inserting a bypass diode between all the unit cells causes an increase in the number of manufacturing steps and costs, and is not preferable in view of supplying a solar cell which is less expensive than a crystalline solar cell to the market.

【0016】また、特開平5−251724号公報に
は、バイパスダイオードとしてベアチップダイオードを
導電性基板上に設け、ベアチップダイオードの一方の電
極を導電性基板に電気的に接続し、他方の電極を光電変
換層に電気的に接続した太陽電池が開示されている。ま
た、特開平9−64397号公報には、バイパスダイオ
ードが導電性基板上に堆積形成されたシリコン系非単結
晶半導体からなるダイオード素子とする太陽電池が開示
されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-251724 discloses that a bare chip diode is provided on a conductive substrate as a bypass diode, one electrode of the bare chip diode is electrically connected to the conductive substrate, and the other electrode is connected to the photoelectric substrate. A solar cell electrically connected to a conversion layer is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-64397 discloses a solar cell in which a bypass diode is a diode element made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor deposited and formed on a conductive substrate.

【0017】しかしながら、前者の太陽電池では、基板
上にユニットセル以外にバイパスダイオードを形成しな
ければならず、製造工程が増加するという問題は解消さ
れていない。また、後者の太陽電池では、ユニットセル
と同時にバイパスダイオードを形成することはできる
が、基板上にバイパスダイオードを形成するためのスペ
ースが必要となり、小型化が阻害される。
However, in the former solar cell, a bypass diode must be formed on the substrate in addition to the unit cell, and the problem of increasing the number of manufacturing steps has not been solved. In the latter solar cell, a bypass diode can be formed at the same time as a unit cell. However, a space for forming a bypass diode on a substrate is required, which hinders miniaturization.

【0018】本発明は、上記に鑑み、日陰になったとき
に生じる逆バイアス電圧負荷によるユニットセルの特性
低下をバイパスダイオードを形成することなく回避でき
る太陽電池の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, it is an object of the present invention to provide a solar cell capable of avoiding a deterioration in the characteristics of a unit cell due to a reverse bias voltage load caused in a shade without forming a bypass diode.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、絶縁基板に、透明導電層、光電変換層、裏面電極
層が順に積層されてユニットセルが形成され、隣接する
ユニットセルの各層同士を絶縁分割するための加工溝が
各層間にそれぞれ形成され、透明導電層が、隣接するユ
ニットセルの裏面電極層に電気的に直列接続された太陽
電池において、ユニットセルが日陰になったときにユニ
ットセル内部に発生する逆バイアス電圧負荷を緩和する
ため、透明導電層間の加工溝と光電変換層間の加工溝と
を重ね、光電変換層では、その加工溝の近傍部分にバイ
パス導通路が形成されたものである。
Means for Solving the Problems According to the present invention, a unit cell is formed by sequentially laminating a transparent conductive layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer on an insulating substrate. In the case of a solar cell in which a processing groove for insulating division is formed between each layer and a transparent conductive layer is electrically connected in series to the back electrode layer of an adjacent unit cell, when the unit cell is shaded In order to reduce the reverse bias voltage load generated inside the unit cell, the processing groove between the transparent conductive layer and the processing groove between the photoelectric conversion layers are overlapped. In the photoelectric conversion layer, a bypass conduction path is formed in the vicinity of the processing groove. It is a thing.

【0020】このバイパス導通路は、透明導電層間の加
工溝内にある光電変換層が結晶化されて成る。そして、
透明導電層間の加工溝と光電変換層間の加工溝とが重な
る幅は、透明導電層間の加工溝幅の5〜85%であれ
ば、バイパス機能を果たせるだけの導通効果が得られ、
日陰時の逆バイアス電圧負荷を緩和できる。
The bypass conduction path is formed by crystallizing a photoelectric conversion layer in a processing groove between transparent conductive layers. And
If the width of the processing groove between the transparent conductive layer and the processing groove between the photoelectric conversion layers overlaps with each other by 5 to 85% of the processing groove width between the transparent conductive layers, a conduction effect enough to fulfill the bypass function is obtained,
The reverse bias voltage load in the shade can be reduced.

【0021】そして、絶縁基板上に透明導電層、光電変
換層、裏面電極層を順に積層しながら、各層を絶縁分割
するための加工溝を形成するパターニング加工を行うこ
とにより複数のユニットセルを形成するが、光電変換層
を絶縁分割するとき、透明導電層における加工溝に重な
るように光電変換層にレーザ光を照射し、レーザ加工時
の熱により光電変換層における加工溝近傍の部分が結晶
化されて、光電変換層内にバイパス導通路が形成され
て、上記の太陽電池が製造される。
A plurality of unit cells are formed by performing a patterning process for forming a processing groove for insulatingly dividing each layer while sequentially laminating a transparent conductive layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer on an insulating substrate. However, when insulating and dividing the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion layer is irradiated with laser light so as to overlap the processing groove in the transparent conductive layer, and a portion of the photoelectric conversion layer near the processing groove crystallizes due to heat during laser processing. Then, a bypass conduction path is formed in the photoelectric conversion layer, and the above-described solar cell is manufactured.

【0022】他の課題解決手段は、裏面電極層間の加工
溝にバイパス導通路が形成されたものである。このバイ
パス導通路は、裏面電極層間の加工溝直下にある光電変
換層の一部が結晶化されて成る。
Another means for solving the problem is that a bypass conduction path is formed in a processing groove between the back electrode layers. This bypass conduction path is formed by crystallizing a part of the photoelectric conversion layer immediately below the processing groove between the back electrode layers.

【0023】そして、裏面電極層にレーザ光を照射して
絶縁分割するとき、レーザ加工時の熱により裏面電極層
における加工溝近傍の光電変換層内にバイパス導通路が
形成されて、上記の太陽電池が製造される。
When the back electrode layer is irradiated with laser light for insulation division, heat generated during laser processing forms a bypass conduction path in the photoelectric conversion layer in the vicinity of the processing groove in the back electrode layer. A battery is manufactured.

【0024】また、他の製造方法として、裏面電極層上
にレジストを塗布し、レーザ光を照射してレジストを除
去し、このレーザ加工時の熱により光電変換層にバイパ
ス導通路を形成し、レジストが除去された部分の裏面電
極層をエッチングにより除去して加工溝を形成して、上
記の太陽電池を製造する。
As another manufacturing method, a resist is applied on the back electrode layer, the resist is removed by irradiating a laser beam, and a bypass conduction path is formed in the photoelectric conversion layer by heat during the laser processing. The back electrode layer in the portion where the resist has been removed is removed by etching to form a processed groove, and the above-described solar cell is manufactured.

【0025】なお、レーザ光として、面内エネルギー密
度が均一なレーザ光を使用することが好ましい。これに
より、加工溝近傍における光電変換層を確実に結晶化で
き、導通効果を有するバイパス機能を付与できる。
It is preferable to use a laser beam having a uniform in-plane energy density as the laser beam. Thereby, the photoelectric conversion layer in the vicinity of the processing groove can be reliably crystallized, and a bypass function having a conduction effect can be provided.

【0026】このように、光電変換層にバイパス導通路
を形成することにより、その導通効果によって逆バイア
ス電圧が印加されたとき隣接するユニットセルに電流を
逃がすバイパス機能を有せしめることができるので、日
陰時にユニットセルに印加される逆バイアス電圧負荷を
緩和し、光電変換層に印加される逆バイアス電圧が破壊
しきい値を越えないようにできる。また、日陰となった
ユニットセルに再び太陽光が照射されても非可逆な特性
劣化を生じさせず、長時間の使用に耐える太陽電池を提
供でき、信頼性の向上を図れる。
As described above, by forming the bypass conduction path in the photoelectric conversion layer, it is possible to have a bypass function of releasing a current to an adjacent unit cell when a reverse bias voltage is applied by the conduction effect. The reverse bias voltage load applied to the unit cell in the shade can be reduced so that the reverse bias voltage applied to the photoelectric conversion layer does not exceed the breakdown threshold. Further, even if the shaded unit cell is irradiated with sunlight again, irreversible deterioration of characteristics is not caused, and a solar cell which can be used for a long time can be provided, and reliability can be improved.

【0027】そして、太陽電池におけるユニットセル
が、pin構造からなる単層の非晶質半導体の光電変換
層を有する場合、隣接するユニットセル間の抵抗が10
0Ω・cm以上、1MΩ・cm以下とされる。ま
た、ユニットセルが、pin構造からなる非晶質半導体
を複数積層した光電変換層を有する場合、隣接するユニ
ットセル間の抵抗が1KΩ・cm以上、10MΩ・c
以下とされる。
When the unit cell in the solar cell has a single-layer amorphous semiconductor photoelectric conversion layer having a pin structure, the resistance between adjacent unit cells is 10%.
It is set to 0 Ω · cm 2 or more and 1 MΩ · cm 2 or less. When the unit cell has a photoelectric conversion layer in which a plurality of amorphous semiconductors having a pin structure are stacked, the resistance between adjacent unit cells is 1 KΩ · cm 2 or more and 10 MΩ · c.
m 2 or less.

【0028】このようにすることにより、ユニットセル
の一部が日陰になったとき、ユニットセル内部に発生す
る逆バイアス電圧を緩和して、光電変換層の破損を回避
することができる。
By doing so, when a part of the unit cell is shaded, the reverse bias voltage generated inside the unit cell can be relaxed and the photoelectric conversion layer can be prevented from being damaged.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の集積型薄膜太陽電
池の実施形態について説明する。図1は第1実施形態の
太陽電池の断面図である。この太陽電池では、絶縁基板
10上に、透明導電層11、光電変換層12、裏面電極
層13が順に積層されてユニットセル1が形成され、隣
接するユニットセル1において、透明導電層11間にこ
れらを絶縁分割する第1加工溝(第1スクライブ溝)1
4が形成され、同様に光電変換層12間に第2加工溝
(第2スクライブ溝)15、裏面電極層13間に第3加
工溝(第3スクライブ溝)16がそれぞれ形成され、複
数のユニットセル1となる。そして、透明導電層11が
隣接するユニットセル1の裏面電極層13に電気的に直
列接続されることにより、集積構造を成す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the integrated thin-film solar cell of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of the solar cell according to the first embodiment. In this solar cell, a unit cell 1 is formed by sequentially laminating a transparent conductive layer 11, a photoelectric conversion layer 12, and a back electrode layer 13 on an insulating substrate 10, and in the adjacent unit cells 1, between the transparent conductive layers 11 First processing groove (first scribe groove) 1 for insulating and dividing these
4 are formed, similarly, a second processed groove (second scribe groove) 15 is formed between the photoelectric conversion layers 12, and a third processed groove (third scribe groove) 16 is formed between the back surface electrode layers 13. This is cell 1. The transparent conductive layer 11 is electrically connected in series to the back electrode layer 13 of the adjacent unit cell 1 to form an integrated structure.

【0030】また、太陽電池では、ユニットセル1内部
に発生する逆バイアス電圧負荷を緩和するために、透明
導電層11間の第1スクライブ溝14と光電変換層12
間の第2スクライブ溝15とが重なり、光電変換層12
では、その第2スクライブ溝15の近傍部分にバイパス
導通路17が形成されている。
In the solar cell, the first scribe groove 14 between the transparent conductive layers 11 and the photoelectric conversion layer 12 are formed to reduce the reverse bias voltage load generated inside the unit cell 1.
The second scribe groove 15 between them overlaps and the photoelectric conversion layer 12
In the figure, a bypass conduction path 17 is formed in the vicinity of the second scribe groove 15.

【0031】このバイパス導通路17がその上に積層さ
れた裏面電極層13と電気的に接続されることにより、
隣接するユニットセル1の光電変換層12同士が導通さ
れ、バイパス機能を得ることになる。したがって、バイ
アス導通路17から裏面電極層13を介して、日陰にな
ったときに生じる逆バイアス電圧による電流を順次隣接
するユニットセル1に逃がすことができるので、日陰時
に光電変換層12の破壊しきい値を越える逆バイアス電
圧が印加されることはなく、ユニットセル1に印加され
る逆バイアス電圧負荷を緩和でき、非可逆な特性低下を
防止できる。
By electrically connecting the bypass conducting path 17 to the back electrode layer 13 laminated thereon,
The photoelectric conversion layers 12 of the adjacent unit cells 1 are electrically connected to each other, thereby obtaining a bypass function. Therefore, the current due to the reverse bias voltage generated in the shade can be sequentially released from the bias conduction path 17 through the back electrode layer 13 to the adjacent unit cell 1, and the photoelectric conversion layer 12 is broken in the shade. The reverse bias voltage exceeding the threshold value is not applied, so that the reverse bias voltage load applied to the unit cell 1 can be reduced, and irreversible deterioration in characteristics can be prevented.

【0032】次に、上記の太陽電池の製造方法を説明す
る。絶縁基板10としては透光性を有するもので、厚さ
1.1mm、屈折率1.5のガラス板を用い、まず、そ
の片面に、常圧CVD法によって屈折率1.5のSiO
からなる下地層18を100nmの厚さに積層する。
このとき、基板温度は500℃にする。
Next, a method for manufacturing the above solar cell will be described. As the insulating substrate 10, a translucent glass plate having a thickness of 1.1 mm and a refractive index of 1.5 is used.
2 is laminated to a thickness of 100 nm.
At this time, the substrate temperature is set to 500 ° C.

【0033】下地層18の上に常圧CVD法でSnO
を積層し、ヘイズ率12〜15%のテクスチュア構造を
持つ厚さ1μmの透明導電層11を積層する。このと
き、基板温度を500℃とし、原料ガスとしてSnCl
を25l/min、ドーピングガスとしてHFを1l
/min、酸化反応のためにHOを0.2l/min
流す。この透明導電層11のシート抵抗は10Ω/□で
ある。
On the underlayer 18, SnO 2 was formed by atmospheric pressure CVD.
And a transparent conductive layer 11 having a texture structure with a haze ratio of 12 to 15% and a thickness of 1 μm is laminated. At this time, the substrate temperature was set to 500 ° C., and SnCl was used as a source gas.
2 25 l / min, HF 1 l as doping gas
/ Min, 0.2 l / min of H 2 O for oxidation reaction
Shed. The sheet resistance of the transparent conductive layer 11 is 10Ω / □.

【0034】次いで、透明導電層11をレーザースクラ
イブ法によりパターニング加工(第1スクライブ加工)
して、短冊状に絶縁分割する。パターニング加工は、具
体的にはQスイッチ発振Nd−YAGレーザ光の基本波
(1.064μm)を繰り返し周波数5kHz、走査速
度200mm/sec、加工面出力500W/mm
加工ステージに載置された基板10に照射して行い、第
1スクライブ溝14の幅を50μmにする。
Next, the transparent conductive layer 11 is patterned by a laser scribe method (first scribe processing).
Then, it is divided into strips by insulation. In the patterning process, specifically, a fundamental wave (1.064 μm) of a Q-switch oscillation Nd-YAG laser beam was repeated on a processing stage at a frequency of 5 kHz, a scanning speed of 200 mm / sec, and a processing surface output of 500 W / mm 2 . This is performed by irradiating the substrate 10 to make the width of the first scribe groove 14 50 μm.

【0035】パターニング加工を施した透明導電層11
の上に、p,i,nの3層構造を有する非晶質半導体の
光電変換層12を形成する。まず、プラズマCVD装置
中に上記の基板10を置き、基板温度を200℃にし
て、反応ガスとしてモノシランガスを流量30scc
m、メタンガスを流量35.6sccm、水素ガスを流
量160sccm、ドーピングガスとして0.6%水素
希釈のジボランガスを流量0.06sccmで流し、p
層を10nmの厚さに積層する。このときの反応圧力は
0.32torrである。
The patterned transparent conductive layer 11
The photoelectric conversion layer 12 of an amorphous semiconductor having a three-layer structure of p, i, and n is formed thereon. First, the substrate 10 is placed in a plasma CVD apparatus, the substrate temperature is set to 200 ° C., and a monosilane gas is supplied as a reactive gas at a flow rate of 30 scc.
m, methane gas at a flow rate of 35.6 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 160 sccm, diborane gas diluted with 0.6% hydrogen as a doping gas at a flow rate of 0.06 sccm, and p
The layers are laminated to a thickness of 10 nm. The reaction pressure at this time is 0.32 torr.

【0036】続いて、基板温度を200℃に保持し、反
応ガスとしてモノシランガスを流量60sccm、水素
ガスを流量20sccmで流し、i層を130nmの厚
さに積層する。このときの反応圧力は0.12torr
である。
Subsequently, the substrate temperature is maintained at 200 ° C., a monosilane gas is flowed as a reaction gas at a flow rate of 60 sccm, and a hydrogen gas is flowed at a flow rate of 20 sccm, and the i-layer is laminated to a thickness of 130 nm. The reaction pressure at this time is 0.12 torr.
It is.

【0037】さらに、基板温度を200℃に保持し、反
応ガスとしてモノシランガスを流量60sccm、水素
ガスを流量20sccm、ドーピングガスとして2%水
素希釈のホスフィンガスを0.35sccmで流し、n
層を100nmの厚さに積層する。
Further, while maintaining the substrate temperature at 200 ° C., a monosilane gas as a reaction gas at a flow rate of 60 sccm, a hydrogen gas at a flow rate of 20 sccm, a phosphine gas diluted with 2% hydrogen as a doping gas at a flow rate of 0.35 sccm, and n
The layers are laminated to a thickness of 100 nm.

【0038】なお、図2に示す2段のpin構造を積層
したタンデム構造の場合、上記の積層した第1段目のp
in構造の上に、第2段目のp層とi層を第1段目と同
じ条件で積層し、第2段目のn層を反応ガスとしてモノ
シランガスを流量30sccm、水素ガスを流量160
sccm、ドーピングガスとして0.6%水素希釈のホ
スフィンガスを10sccmで流して100nmの厚さ
に積層し、第2段目のpin構造を形成してタンデム構
造とする。
In the case of the tandem structure in which the two-stage pin structure shown in FIG.
On the in-structure, a second-stage p-layer and an i-layer are laminated under the same conditions as the first-stage, and a monosilane gas at a flow rate of 30 sccm and a hydrogen gas at a flow rate of 160 are used with the second-stage n-layer as a reaction gas.
A phosphine gas diluted with 0.6% hydrogen is flowed at 10 sccm as a doping gas at a flow rate of 10 sccm to form a tandem structure by forming a second-stage pin structure.

【0039】このように形成されたa−Si;Hよりな
る非晶質半導体の光電変換層12を、第1スクライブ溝
14から平行にずらした位置において、レーザスクライ
ブ法によりパターニング加工(第2スクライブ加工)し
て絶縁分割する。このとき照射するレーザ光はNd−Y
AGレーザ、エキシマレーザのいずれでもよいが、Nd
−YAGレーザを使用すれば、保守も容易でランニング
コストも低くなる。
The thus formed amorphous semiconductor photoelectric conversion layer 12 of a-Si; H is patterned by laser scribing at a position shifted in parallel from the first scribe groove 14 (second scribe). Processing) and insulation division. The laser light to be irradiated at this time is Nd-Y
Either an AG laser or an excimer laser may be used.
If a -YAG laser is used, maintenance is easy and running costs are reduced.

【0040】具体的には、Qスイッチ発振Nd−YAG
(1.064μm)レーザの第2高調波(0.532μ
m)あるいはQスイッチ発振Nd−YAG(1.319
μm)レーザの第2高調波(0.660μm)や、Qス
イッチ発振Nd−YLF(1.321μm)レーザの第
2高調波(0.661μm)を透明導電層11や光電変
換層12を積層していない絶縁基板10側から、繰り返
し周波数5kHz、走査速度200mm/sec、加工
面出力100W/mmで照射し、幅50μmの第2ス
クライブ溝15を形成する。
More specifically, the Q switch oscillation Nd-YAG
(1.064 μm) Second harmonic of laser (0.532 μm)
m) or Q-switch oscillation Nd-YAG (1.319)
The second harmonic (0.660 μm) of the laser or the second harmonic (0.661 μm) of the Q-switched Nd-YLF (1.321 μm) laser is laminated on the transparent conductive layer 11 and the photoelectric conversion layer 12. Irradiation is performed at a repetition frequency of 5 kHz, a scanning speed of 200 mm / sec, and a processed surface output of 100 W / mm 2 from the side of the insulating substrate 10 which has not been formed to form a second scribe groove 15 having a width of 50 μm.

【0041】実際の加工では、光電変換層12を下にし
て絶縁基板10を設置し、太陽電池の光入射側となる絶
縁基板10の表面側からレーザ光を照射する。このよう
にして加工を行うと、レーザ光でアブレーションされた
非晶質半導体は落下して除去されるため、非晶質半導体
が第2スクライブ溝15に再付着することがなく、加工
不良が生じない。
In actual processing, the insulating substrate 10 is placed with the photoelectric conversion layer 12 facing down, and laser light is irradiated from the surface side of the insulating substrate 10 on the light incident side of the solar cell. When processing is performed in this manner, the amorphous semiconductor ablated by the laser beam falls and is removed, so that the amorphous semiconductor does not reattach to the second scribe groove 15 and processing defects occur. Absent.

【0042】そして、レーザ光は、結像光学系によって
断面が矩形で1パルスの面内エネルギー密度が均一に調
整され、そのパルス幅が40ns〜120nsとされ
る。これは、レーザ発振器から射出されたエネルギー密
度がガウス分布のレーザ光をビームエキスパンダにより
拡大し、エネルギー密度が低い周辺部をスリット等によ
り除去することにより、矩形で面内密度が均一なレーザ
光(結像光学系レーザ光)を得ることができる。これに
より、下地の透明導電層11を損傷させずに光電変換層
12だけを選択的加工することができ、ユニットセル1
を直列接続するための透明導電層11が露出したコンタ
クトラインを第2スクライブ溝15内に良好に形成でき
る。また、第2スクライブ溝15のエッジが明瞭に形成
される。
The laser beam has a rectangular cross section and the in-plane energy density of one pulse is uniformly adjusted by the imaging optical system, and the pulse width is 40 ns to 120 ns. This is because a laser beam with an energy density of Gaussian distribution emitted from a laser oscillator is expanded by a beam expander, and a peripheral portion with a low energy density is removed by a slit or the like, so that the laser light having a rectangular and in-plane density is uniform. (Imaging optical system laser light). Thereby, only the photoelectric conversion layer 12 can be selectively processed without damaging the underlying transparent conductive layer 11, and the unit cell 1
Can be satisfactorily formed in the second scribe groove 15 by exposing the transparent conductive layer 11 for connecting them in series. Further, the edge of the second scribe groove 15 is formed clearly.

【0043】ここで、この第2スクライブ溝15は、下
地の透明導電層11の第1スクライブ溝14に一部が重
なるように形成される。すなわち、透明導電層11の第
1スクライブ溝14の幅50μmに対し、15μm重な
っている。そして、第2スクライブ加工時に、光電変換
層12の第2スクライブ溝15の近傍部分が結晶化さ
れ、導通効果を有するバイパス導通路17となる。この
導通効果は、レーザ加工時の局所的熱加工の結果もたら
されたものであり、第2スクライブ溝15のエッジから
の距離と共に減衰する。
The second scribe groove 15 is formed so as to partially overlap the first scribe groove 14 of the underlying transparent conductive layer 11. That is, the width of the first scribe groove 14 of the transparent conductive layer 11 overlaps with the width of 50 μm by 15 μm. Then, at the time of the second scribe processing, a portion near the second scribe groove 15 of the photoelectric conversion layer 12 is crystallized to form a bypass conduction path 17 having a conduction effect. This conduction effect is obtained as a result of local thermal processing during laser processing, and attenuates with the distance from the edge of the second scribe groove 15.

【0044】この重なる幅の割合は第1スクライブ溝1
4の幅の5%〜85%であることが望ましいことが、実
験結果から得られた。重なる割合が少ないと、第1スク
ライブ溝14中に形成された光電変換層12の横方向の
距離が長くなるため、結晶化したバイパス導通路17の
導通減衰によりバイパス機能が得られない。また、重ね
すぎると、導通効果が大きくなりすぎ、実質的に透明導
電層11のパターニング加工不良と同等となってしまう
ため、集積型薄膜太陽電池のシャントパスリークが大き
くなってしまい、十分な特性が得られない。そのため、
実用上満足できる特性を得るためには、第2スクライブ
溝15が重なる幅を第1スクライブ溝14の幅の5%〜
85%の範囲にするとよい。
The ratio of the overlapping width is the first scribe groove 1
It was obtained from the experimental results that it is desirable to be 5% to 85% of the width of 4. If the overlapping ratio is small, the lateral distance of the photoelectric conversion layer 12 formed in the first scribe groove 14 becomes long, so that the bypass function cannot be obtained due to conduction attenuation of the crystallized bypass conduction path 17. On the other hand, if the layers are excessively stacked, the conduction effect becomes too large, which is substantially equivalent to the patterning processing failure of the transparent conductive layer 11, so that the shunt path leak of the integrated thin-film solar cell becomes large, and sufficient characteristics are obtained. Can not be obtained. for that reason,
In order to obtain practically satisfactory characteristics, the width at which the second scribe grooves 15 overlap should be 5% to 5% of the width of the first scribe grooves 14.
It is better to be in the range of 85%.

【0045】パターニング加工した光電変換層12の上
に、スパッタ法によりZnOを35nmの厚さに積層し
て、裏面透明導電膜19を形成し、さらにその上にスパ
ッタ法によりAgを500nmの厚さに積層して、裏面
反射金属膜20を形成する。これらの裏面透明導電膜1
9と裏面反射金属膜20により裏面電極層13が構成さ
れる。なお、ここでは、スパッタ法により裏面透明導電
膜19と裏面反射金属膜20を形成したが、この方法に
限定されるものではなく、例えばそれぞれの膜を蒸着法
で積層することも可能であり、一方をスパッタ法で積層
し、他方を蒸着法で積層してもよい。
On the patterned photoelectric conversion layer 12, ZnO is deposited to a thickness of 35 nm by sputtering to form a back transparent conductive film 19, and then Ag is deposited thereon to a thickness of 500 nm by sputtering. To form a back surface reflective metal film 20. These back transparent conductive films 1
9 and the back surface reflective metal film 20 constitute the back surface electrode layer 13. Here, the back transparent conductive film 19 and the back reflective metal film 20 are formed by the sputtering method. However, the present invention is not limited to this method. For example, the respective films can be stacked by a vapor deposition method. One may be laminated by a sputtering method and the other may be laminated by a vapor deposition method.

【0046】次いで、裏面電極層13において、第1、
第2スクライブ溝14,15とは重ならない位置をパタ
ーニング加工して、第3スクライブ溝16を形成して絶
縁分割する。裏面電極層13のパターニング方法は、公
知のフォトリソグラフ法、エッチング法、レーザスクラ
イブ法、裏面電極層13のマスキング形成法等を問わな
い。
Next, in the back electrode layer 13, the first,
A portion not overlapping with the second scribe grooves 14 and 15 is patterned to form a third scribe groove 16 for insulation division. The patterning method of the back electrode layer 13 is not limited to a known photolithography method, an etching method, a laser scribe method, a mask forming method of the back electrode layer 13, or the like.

【0047】そして、隣接するユニットセル1の各層同
士がスクライブ溝により絶縁分割されて、集積化したそ
れぞれのユニットセル1において、隣接するユニットセ
ル1間の抵抗(隣接する裏面電極層13間の分離抵抗)
は、光電変換層12がa−Si;Hの1つのpin構造
からなるシングル構造のユニットセル1の場合において
は、100Ω・cm以上1MΩ・cm以下であれば
よい。また、光電変換層12がa−Si;H/a−S
i;Hまたは、a−Si;H/a−SiGe;H等の2
つのpin/pin構造からなるタンデム構造のユニッ
トセル1の場合、および光電変換層12がa−Si;H
/a−SiGe;H/a−SiGe;H等の3つのpi
n/pin/pin構造からなるトリプル構造のユニッ
トセル1の場合においては、1KΩ・cm以上10M
Ω・cm以下であればよい。このように抵抗値が上記
範囲内であれば、ユニットセル1内部に発生する逆バイ
アス電圧負荷を緩和するだけのバイパス機能を発揮させ
ることができ、日陰による不可逆な特性劣化を防止する
ことができる。
The respective layers of the adjacent unit cells 1 are insulated and divided by the scribe grooves, and the resistance between the adjacent unit cells 1 (separation between the adjacent back electrode layers 13) is obtained in each integrated unit cell 1. resistance)
In the case of the unit cell 1 having a single structure in which the photoelectric conversion layer 12 has one pin structure of a-Si; H, it may be 100 Ω · cm 2 or more and 1 MΩ · cm 2 or less. The photoelectric conversion layer 12 is made of a-Si; H / a-S
i; H or a-Si; H / a-SiGe;
In the case of a unit cell 1 having a tandem structure having two pin / pin structures, and the photoelectric conversion layer 12 is formed of a-Si; H
/ A-SiGe; H / a-SiGe;
In the case of a unit cell 1 having a triple structure having an n / pin / pin structure, 1 KΩ · cm 2 or more and 10 M
Ω · cm 2 or less may be used. As described above, when the resistance value is within the above range, it is possible to exhibit a bypass function only to reduce a reverse bias voltage load generated inside the unit cell 1, and to prevent irreversible characteristic deterioration due to shade. .

【0048】実施例として上記の製造方法により作製し
た300mm角の集積型薄膜太陽電池の特性は、AM
1.5下で、開放電圧64.6V、短絡電流0.180
A、曲線因子(F.F.)0.663、出力7.71W
であった。
As an example, the characteristics of an integrated thin-film solar cell of 300 mm square manufactured by the above-mentioned manufacturing method are as follows:
Under 1.5, open voltage 64.6V, short circuit current 0.180
A, fill factor (FF) 0.663, output 7.71W
Met.

【0049】この太陽電池の一部のユニットセル1全面
が日陰となるように、図3のような覆い21を施す日陰
処理を行う。ここでは、38段集積のうち、p側から4
段目〜7段目の計4段に、日陰となるように覆い21を
施す。AM1.5の疑似太陽光を照射後、覆い21を外
し、再度太陽電池全面にAM1.5の疑似太陽光を照射
して日陰処理後の特性を測定した。その結果は、開放電
圧64.5V、短絡電流0.180A、曲線因子(F.
F.)0.662、出力7.69Wであった。この日陰
処理の前後において、特性の変化は見られなかった。
A shading process of applying a cover 21 as shown in FIG. 3 is performed so that the entire unit cell 1 of the solar cell is shaded. Here, of the 38 stages, 4
A cover 21 is applied to the total of four stages from the stage 7 to the stage 7 so as to be shaded. After irradiating the AM1.5 pseudo sunlight, the cover 21 was removed, and the entire surface of the solar cell was again irradiated with the AM1.5 pseudo sunlight to measure the characteristics after the shade treatment. As a result, the open circuit voltage was 64.5 V, the short circuit current was 0.180 A, and the fill factor (F.
F. ) 0.662 and output 7.69W. No change in characteristics was observed before and after the shade treatment.

【0050】(比較例)集積型薄膜太陽電池の製造方法
において、非晶質半導体の光電変換層12のパターニン
グ加工を下地の透明導電膜11の第1スクライブ溝14
と重ならないようにし、その他は上記実施形態とすべて
同一である300mm角の集積型薄膜太陽電池を比較例
として作製した。特性は、AM1.5下で、開放電圧6
3.8V、短絡電流0.183A、曲線因子(F.
F.)0.665、出力7.76Wであった。
COMPARATIVE EXAMPLE In the method of manufacturing an integrated thin film solar cell, the amorphous semiconductor photoelectric conversion layer 12 is patterned by the first scribe groove 14 of the underlying transparent conductive film 11.
As a comparative example, a 300 mm square integrated thin-film solar cell which was the same as that of the above-described embodiment was prepared. The characteristics are as follows: AM1.5, open voltage 6
3.8 V, short circuit current 0.183 A, fill factor (F.
F. ) 0.665 and output 7.76W.

【0051】この集積型薄膜太陽電池の一部に、図3の
ような日陰となる覆い21を施し、AM1.5の疑似太
陽光を照射後、覆い21を外し、再度太陽電池全面にA
M1.5の疑似太陽光を照射して特性を測定した結果
は、開放電圧61.8V、短絡電流0.181A、曲線
因子(F.F.)0.611、出力6.83Wであっ
た。この場合、日陰処理後には、特性の低下が見られ
た。したがって、光電変換層12にバイアス導通路17
を形成することにより、集積型薄膜太陽電池において日
陰による非可逆な特性低下を防ぐことができる。
A part of the integrated thin-film solar cell is covered with a shade 21 as shown in FIG. 3 and irradiated with AM1.5 simulated sunlight.
The characteristics were measured by irradiating M1.5 simulated sunlight. As a result, the open-circuit voltage was 61.8 V, the short-circuit current was 0.181 A, the fill factor (FF) was 0.611, and the output was 6.83 W. In this case, after the shade treatment, a decrease in characteristics was observed. Therefore, the bias conduction path 17 is formed in the photoelectric conversion layer 12.
By forming, it is possible to prevent irreversible deterioration in characteristics due to shade in the integrated thin-film solar cell.

【0052】上記の実施例と比較例において、1つのユ
ニットセル1だけに日陰処理を施し、日陰処理前後の特
性の変化を比較した。その結果を表1に示す。また、図
4,5に実施例と比較例の作製時、日陰時、日陰処理後
全面照射時の電流−電圧曲線をそれぞれ示す。実施例の
ものでは、日陰時にバイパス機能が発揮されるので、日
陰を取り去った後の全面照射時も非可逆な特性低下がな
いことがわかる。これに対し、比較例のものでは、日陰
処理後において特性の低下が見られた。
In the above example and the comparative example, only one unit cell 1 was subjected to shade treatment, and the change in characteristics before and after the shade treatment was compared. Table 1 shows the results. 4 and 5 show current-voltage curves of the example and the comparative example at the time of fabrication, in the shade, and during the entire irradiation after the shade treatment, respectively. In the case of the embodiment, since the bypass function is exhibited in the shade, it can be seen that there is no irreversible deterioration in characteristics even when the entire surface is irradiated after the shade is removed. On the other hand, in the case of the comparative example, a decrease in characteristics was observed after the shade treatment.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】次に、第2の実施形態の太陽電池を図6に
示す。この太陽電池では、裏面電極層13間の第3スク
ライブ溝16に、ユニットセル1内部に発生する逆バイ
アス電圧負荷を緩和するためのバイパス導通路17が形
成されている。すなわち、第3スクライブ溝16の直下
に位置する光電変換層12の一部が、第3スクライブ溝
16の形成によって結晶化されてバイパス導通路17と
なる。なお、各スクライブ溝14,15,16はそれぞ
れ重なっておらず、互いにずれている。その他の構成は
上記第1実施形態と同じである。
Next, a solar cell according to a second embodiment is shown in FIG. In this solar cell, a bypass conduction path 17 for reducing a reverse bias voltage load generated inside the unit cell 1 is formed in the third scribe groove 16 between the back electrode layers 13. That is, a part of the photoelectric conversion layer 12 located immediately below the third scribe groove 16 is crystallized by the formation of the third scribe groove 16 to become the bypass conduction path 17. The scribe grooves 14, 15, 16 do not overlap with each other, but are shifted from each other. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0055】この太陽電池の製造方法は、第1実施形態
の場合と同様に透光性の絶縁基板10上に、順次透明導
電層11、光電変換層12、裏面電極層13を積層し
て、また各層同士を絶縁分割する。ここで、本実施形態
のバイアス導通路17を形成するために、裏面電極層1
3に対してその上方からレーザ光を照射してパターニン
グ加工し、第3スクライブ溝16を形成して絶縁分割す
る。これにより、裏面反射金属膜20のAgと裏面透明
導電膜19のZnOが除去され、裏面電極層13を絶縁
分割する第3スクライブ溝16が形成されると同時に、
このスクライブ溝16直下の光電変換層12がレーザ光
の熱影響により結晶化されて、導通効果を有し、バイパ
ス機能を有するバイパス導通路17が形成される。すな
わち、バイパス導通路17は、レーザ光により光電変換
層12を意図的に結晶化することにより形成されてい
る。
In the method of manufacturing this solar cell, a transparent conductive layer 11, a photoelectric conversion layer 12, and a back electrode layer 13 are sequentially laminated on a light-transmitting insulating substrate 10 in the same manner as in the first embodiment. In addition, each layer is divided by insulation. Here, in order to form the bias conduction path 17 of the present embodiment, the back electrode layer 1 is formed.
3 is irradiated with a laser beam from above to perform patterning to form a third scribe groove 16 for insulation division. Thereby, Ag of the back surface reflective metal film 20 and ZnO of the back surface transparent conductive film 19 are removed, and the third scribe groove 16 for insulatingly dividing the back surface electrode layer 13 is formed.
The photoelectric conversion layer 12 immediately below the scribe groove 16 is crystallized by the thermal effect of the laser beam, and a bypass conduction path 17 having a conduction effect and having a bypass function is formed. That is, the bypass conduction path 17 is formed by intentionally crystallizing the photoelectric conversion layer 12 with laser light.

【0056】レーザ光としては、Nd−YAGレーザ光
を照射し、レーザ光の照射位置は、第2スクライブ溝1
5から第1スクライブ溝14とは逆方向に平行にずらし
た位置である。具体的には、Qスイッチ発振Nd−YA
Gレーザの第4高調波(FHG:0.266μm)を繰
り返し周波数5kHz、走査速度125mm/sec、
加工面出力45W/mm、または繰り返し周波数7k
Hz、走査速度130mm/sec、加工面出力60W
/mmで照射する。あるいは、Qスイッチ発振Nd−
YAGレーザの第3高調波(THG:0.355μm)
を照射してもよい。また、このレーザ光は、第1実施形
態で述べたような断面が矩形で面内エネルギー密度が均
一なビームを用いる。
As a laser beam, an Nd-YAG laser beam is irradiated, and the laser beam is irradiated at the second scribe groove 1.
5 is a position shifted in parallel in the opposite direction to the first scribe groove 14. Specifically, the Q switch oscillation Nd-YA
The fourth harmonic (FHG: 0.266 μm) of the G laser is repeated at a frequency of 5 kHz, a scanning speed of 125 mm / sec,
Processing surface output 45W / mm 2 or repetition frequency 7k
Hz, scanning speed 130mm / sec, processing surface output 60W
/ Mm 2 . Alternatively, the Q switch oscillation Nd−
Third harmonic of YAG laser (THG: 0.355 μm)
May be irradiated. As the laser light, a beam having a rectangular cross section and a uniform in-plane energy density as described in the first embodiment is used.

【0057】また、第1実施形態と同様、太陽電池はシ
ングル構造に限らず、図7に示すようなタンデム構造、
さらにはトリプル構造としてもよい。このとき、集積化
したそれぞれのユニットセル1間の抵抗値は、シングル
構造のユニットセル1の場合においては、100Ω・c
以上1MΩ・cm以下であればよい。また、タン
デム構造のユニットセル1およびトリプル構造のユニッ
トセル1の場合においては、1KΩ・cm以上10M
Ω・cm以下であればよい。このように抵抗値が上記
範囲内であれば、ユニットセル1内部に発生する逆バイ
アス電圧負荷を緩和するだけのバイパス機能を発揮させ
ることができ、日陰による不可逆な特性劣化を防止する
ことができる。
As in the first embodiment, the solar cell is not limited to a single structure, but has a tandem structure as shown in FIG.
Further, it may have a triple structure. At this time, the resistance value between the integrated unit cells 1 is 100Ω · c in the case of the unit cell 1 having a single structure.
It suffices that it is not less than m 2 and not more than 1 MΩ · cm 2 . Further, in the case of the unit cell 1 having the tandem structure and the unit cell 1 having the triple structure, 1 KΩ · cm 2 or more and 10 M
Ω · cm 2 or less may be used. As described above, when the resistance value is within the above range, it is possible to exhibit a bypass function only to reduce a reverse bias voltage load generated inside the unit cell 1, and to prevent irreversible characteristic deterioration due to shade. .

【0058】なお、レーザ光により裏面電極層13を絶
縁分割する際に、アブレーションにより生じた裏面透明
導電膜19や裏面反射金属膜20の残屑が第3スクライ
ブ溝16内に再付着すると、これによる微少な導通を利
用することも可能であり、バイパス機能が得られる。し
たがって、日陰による逆バイアス電圧印加時に、光電変
換層12が破壊されたり、非可逆に特性低下となること
を防止できる。
When the back electrode layer 13 is insulated and divided by the laser beam, if the debris of the back transparent conductive film 19 and the back reflective metal film 20 caused by the ablation adhere to the third scribe groove 16 again, It is also possible to use the minute conduction due to the above, and a bypass function can be obtained. Therefore, it is possible to prevent the photoelectric conversion layer 12 from being destroyed or irreversibly deteriorating in characteristics when a reverse bias voltage is applied due to shade.

【0059】実施例としてこのように作製した300m
m角の集積型薄膜太陽電池の特性は、AM1.5下で、
開放電圧64.6V、短絡電流0.180A、曲線因子
(F.F.)0.663、出力7.71Wであった。
As an example, the 300 m
The characteristics of the m-square integrated thin-film solar cell are under AM1.5,
The open-circuit voltage was 64.6 V, the short-circuit current was 0.180 A, the fill factor (FF) was 0.663, and the output was 7.71 W.

【0060】そして、この太陽電池の一部のユニットセ
ル1全面が日陰となるように、図3のような覆い21を
施す日陰処理を行う。ここでは、38段集積のうち、p
側から4段目〜7段目の計4段に、覆い21を施す。A
M1.5の疑似太陽光を照射後、覆い21を外し、再度
太陽電池全面にAM1.5の疑似太陽光を照射して日陰
処理後の特性を測定した。その結果は、開放電圧64.
5V、短絡電流0.180A、曲線因子(F.F.)
0.662、出力7.69Wであった。この日陰処理の
前後において、特性の変化は見られなかった。
Then, a shading process of applying a cover 21 as shown in FIG. 3 is performed so that the entire unit cell 1 of the solar cell is shaded. Here, of the 38-stage integration, p
The cover 21 is applied to a total of four stages from the fourth stage to the seventh stage from the side. A
After irradiation with M1.5 pseudo sunlight, the cover 21 was removed, and the entire surface of the solar cell was again irradiated with AM1.5 pseudo sunlight to measure the characteristics after the shade treatment. As a result, the open circuit voltage 64.
5V, short circuit current 0.180A, fill factor (FF)
The output was 0.662 and the output was 7.69W. No change in characteristics was observed before and after the shade treatment.

【0061】また、他の方法による第3スクライブ加工
について説明する。図8(a)に示すように、裏面電極
層13上にレジスト22を塗布し、図8(b)に示すよ
うに、レーザ光を照射してレジスト22だけにレーザ光
を吸収させ、裏面反射金属膜20でレーザ光を反射させ
て、レジスト22のみを除去してパターニング加工す
る。その後、図8(c)に示すように、レジスト22が
除去された部分の裏面電極層13を化学エッチングによ
り除去して、第3スクライブ溝16を形成する。このレ
ーザ加工時の熱により光電変換層12に、ユニットセル
1内部に発生する逆バイアス電圧負荷を緩和するための
バイパス導通路17が形成される。
The third scribe processing by another method will be described. As shown in FIG. 8A, a resist 22 is applied on the back electrode layer 13 and, as shown in FIG. The laser beam is reflected by the metal film 20, and only the resist 22 is removed to perform patterning. Thereafter, as shown in FIG. 8C, the back electrode layer 13 in the portion where the resist 22 has been removed is removed by chemical etching to form a third scribe groove 16. Bypass heat path 17 for reducing the reverse bias voltage load generated inside unit cell 1 is formed in photoelectric conversion layer 12 by the heat generated during the laser processing.

【0062】具体的には、裏面電極層13のパターニン
グ加工は、この上にエポキシ系レジスト22をスプレー
塗布、乾燥し、レジスト面側からQスイッチ発振Nd−
YAGレーザの第2高調波(SHG:0.532μm)
を繰り返し周波数5kHz、走査速度300mm/se
c、加工面出力60W/mmで照射し、レジスト22
のみを除去して開溝する。このとき、裏面反射金属膜2
0であるAgによりレーザ光は反射され、裏面電極層1
3は損傷しない。しかしながら、レーザパワーやQ周波
数、走査速度を調整することにより、裏面反射金属膜2
0を損傷させずに下地の非晶質半導体の光電変換層12
を微少に結晶化することができる。レジスト22のみを
開溝した後、アンモニア過水(SCl)等で裏面電極層
13をエッチング除去するパターニング加工により第3
スクライブ溝16を形成する。その他は第1実施形態と
すべて同じ製造方法であり、逆バイアス電圧負荷緩和の
ためのバイパス機能をもつ集積型薄膜太陽電池を作製で
きる。
More specifically, the patterning of the back electrode layer 13 is performed by spray-coating an epoxy-based resist 22 thereon, drying the resist, and applying a Q-switch oscillation Nd-
Second harmonic of YAG laser (SHG: 0.532 μm)
Is repeated at a frequency of 5 kHz and a scanning speed of 300 mm / sec.
c, irradiate with a processed surface output of 60 W / mm 2 ,
Remove only to open the groove. At this time, the back reflection metal film 2
The laser light is reflected by Ag which is 0, and the back electrode layer 1
3 is not damaged. However, by adjusting the laser power, the Q frequency, and the scanning speed, the back surface reflective metal film 2 can be formed.
0 without damaging the underlying amorphous semiconductor photoelectric conversion layer 12
Can be slightly crystallized. After opening only the resist 22, a third patterning process is performed to remove the back electrode layer 13 by etching with ammonia peroxide (SCl) or the like.
A scribe groove 16 is formed. The rest of the manufacturing method is the same as that of the first embodiment, and an integrated thin-film solar cell having a bypass function for reducing a reverse bias voltage load can be manufactured.

【0063】このときのユニットセル1間の抵抗(隣接
する裏面電極層13間の分離抵抗)は、第1実施形態で
述べた通りの範囲がよく、上記の製造方法によって任意
に調整できる。このようにして作製した300mm角の
集積型薄膜太陽電池の特性は、上記実施例の太陽電池と
ほぼ同等で、日陰処理を施した場合のバイパス機能によ
る効果も同等であった。
At this time, the resistance between the unit cells 1 (the separation resistance between the adjacent back electrode layers 13) is preferably in the range described in the first embodiment, and can be arbitrarily adjusted by the above-described manufacturing method. The characteristics of the 300 mm square integrated thin film solar cell fabricated in this manner were almost the same as those of the solar cell of the above example, and the effect of the bypass function in the case of performing the shading treatment was also equivalent.

【0064】(比較例)集積型薄膜太陽電池の製造方法
において、第2実施形態のものとすべて同じ製造方法で
作製したが、裏面電極層13のパターニング加工におい
て、隣接するユニットセル1間の抵抗値を10MΩ・c
以上になるように集積化した300mm角の集積型
薄膜太陽電池を比較例として作製した。特性は、AM
1.5下で、開放電圧63.8V、短絡電流0.183
A、曲線因子(F.F.)0.665、出力7.76W
であった。
COMPARATIVE EXAMPLE In the method of manufacturing an integrated thin-film solar cell, all the same manufacturing methods as those of the second embodiment were used. However, in the patterning of the back electrode layer 13, the resistance between the adjacent unit cells 1 was reduced. Value is 10MΩ · c
A 300 mm square integrated thin film solar cell integrated so as to have a size of m 2 or more was manufactured as a comparative example. Characteristics are AM
Under 1.5, open voltage 63.8V, short circuit current 0.183
A, fill factor (FF) 0.665, output 7.76W
Met.

【0065】この集積型薄膜太陽電池の一部に、図3の
ような日陰となる覆い21を施し、AM1.5の疑似太
陽光を照射後、覆い21を外し、再度太陽電池全面にA
M1.5の疑似太陽光を照射して特性を測定した結果
は、開放電圧61.8V、短絡電流0.181A、曲線
因子(F.F.)0.611、出力6.83Wであっ
た。この場合、日陰処理後には、特性の低下が見られ
た。したがって、バイアス導通路17を形成することに
より、集積型薄膜太陽電池において日陰による非可逆な
特性低下を防ぐことができる。
A part of the integrated thin-film solar cell is covered with a shade 21 as shown in FIG. 3 and irradiated with AM1.5 simulated sunlight.
The characteristics were measured by irradiating M1.5 simulated sunlight. As a result, the open-circuit voltage was 61.8 V, the short-circuit current was 0.181 A, the fill factor (FF) was 0.611, and the output was 6.83 W. In this case, after the shade treatment, a decrease in characteristics was observed. Therefore, by forming the bias conduction path 17, it is possible to prevent irreversible deterioration in characteristics due to shade in the integrated thin-film solar cell.

【0066】また、1つのユニットセル1だけに日陰処
理を施し、日陰処理前後の特性の変化を比較した。その
結果は、表1および図4,5に示したものと同じであ
る。すなわち、実施例のものでは、日陰時にバイパス機
能が発揮されるので、日陰を取り去った後の全面照射時
も非可逆な特性低下がないことがわかる。これに対し、
比較例のものでは、日陰処理後において特性の低下が見
られた。
Further, only one unit cell 1 was subjected to the shade treatment, and the change in the characteristics before and after the shade treatment was compared. The results are the same as those shown in Table 1 and FIGS. That is, in the case of the embodiment, since the bypass function is exerted in the shade, it can be seen that there is no irreversible deterioration in characteristics even when the entire surface is irradiated after the shade is removed. In contrast,
In the case of the comparative example, a decrease in characteristics was observed after the shade treatment.

【0067】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。各実施
形態では、すべてのユニットセル間においてバイアス導
通路を形成したが、任意のユニットセル間にのみバイア
ス導通路を形成してもよい。すなわち、複数のユニット
セル全面が日陰となり、かつ日陰となるユニットセルの
数と1ユニットセルの発電電圧の積が太陽電池の光電変
換層の逆バイアス破壊しきい値を越えるような場合に備
えて、光電変換層の逆バイアス破壊しきい電圧を1ユニ
ットセルの発電電圧で割った商以下の数毎に、第1スク
ライブ溝あるいは第3スクライブ溝にバイパス導通路を
形成して、逆バイアス電圧防止用のバイパス機能を持た
せることにより、非可逆な特性低下となることを防止す
ることができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that many modifications and changes can be made to the above-described embodiment within the scope of the present invention. In each embodiment, a bias conduction path is formed between all unit cells, but a bias conduction path may be formed only between arbitrary unit cells. That is, in case that the entire surface of the plurality of unit cells is shaded, and the product of the number of shaded unit cells and the power generation voltage of one unit cell exceeds the reverse bias breakdown threshold value of the photoelectric conversion layer of the solar cell. A bypass conduction path is formed in the first scribe groove or the third scribe groove for each number equal to or less than a quotient obtained by dividing a reverse bias breakdown threshold voltage of the photoelectric conversion layer by a power generation voltage of one unit cell, thereby preventing a reverse bias voltage. Irreversible deterioration of characteristics can be prevented by providing a bypass function.

【0068】また、絶縁基板上に裏面電極層、光電変換
層、透明導電層が順に積層されてなる太陽電池に、上記
のバイパス導通路を形成してもよい。
Further, the above-mentioned bypass conduction path may be formed in a solar cell in which a back electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a transparent conductive layer are sequentially laminated on an insulating substrate.

【0069】また、第2スクライブ溝の加工時にバイパ
ス導通路を形成する場合、先に第2スクライブ溝を形成
してから、第2スクライブ溝のエッジから必要な幅だけ
レーザ光を照射して、光電変換層を直接結晶化させてバ
イパス導通路を形成してもよい。これにより、太陽電池
の特性に合わせて任意に導通効果の大きさを設定するこ
とが可能となる。
When a bypass conduction path is formed at the time of processing the second scribe groove, the second scribe groove is formed first, and then a laser beam is irradiated from the edge of the second scribe groove by a required width. The bypass conduction path may be formed by directly crystallizing the photoelectric conversion layer. This makes it possible to arbitrarily set the magnitude of the conduction effect according to the characteristics of the solar cell.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、透明導電層間の加工溝と光電変換層間の加工溝
とが重なるように形成して、光電変換層の加工溝の近傍
部分にバイパス導通路を形成したり、あるいは裏面電極
層の加工溝にバイパス導通路を形成することにより、日
陰になったときユニットセル内部に逆バイアス電圧が発
生しても、隣接するユニットセルに電流を逃がすことが
できる。
As apparent from the above description, according to the present invention, the processing groove between the transparent conductive layer and the processing groove between the photoelectric conversion layers are formed so as to overlap with each other, and the processing groove is formed in the vicinity of the processing groove of the photoelectric conversion layer. By forming a bypass conduction path or forming a bypass conduction path in the processed groove of the back electrode layer, even if a reverse bias voltage is generated inside the unit cell in the shade, current is supplied to the adjacent unit cell. You can escape.

【0071】そのため、逆バイアス電圧負荷を緩和し
て、光電変換層の破壊しきい値を越える逆バイアス電圧
が印加されることを防止でき、光電変換層の破損を防げ
る。また、日陰となったユニットセルに再び太陽光が照
射されても非可逆な特性低下を生じさせず、長期間の使
用に耐え、かつ信頼性を向上させた集積型太陽電池を提
供することができる。
As a result, the reverse bias voltage load can be reduced to prevent application of a reverse bias voltage exceeding the breakdown threshold of the photoelectric conversion layer, and damage to the photoelectric conversion layer can be prevented. Further, it is possible to provide an integrated solar cell that does not cause irreversible deterioration even when the shaded unit cell is irradiated with sunlight again, withstands long-term use, and has improved reliability. it can.

【0072】しかも、これらのバイパス導通路は、レー
ザ光の照射による光電変換層の加工溝の形成時あるいは
裏面電極層の加工溝の形成時に同時に形成されるので、
太陽電池の一連の製造工程中に形成することができ、別
の工程を追加することなく簡単に製造することができ
る。そして、従来のようにバイパスダイオードを新たに
設ける必要がなく、太陽電池の小型化を阻害することも
ない。
Further, since these bypass conduction paths are formed at the same time as the formation of the processing groove of the photoelectric conversion layer or the formation of the processing groove of the back electrode layer by irradiation of laser light,
The solar cell can be formed during a series of manufacturing steps, and can be easily manufactured without adding another step. Further, unlike the related art, it is not necessary to newly provide a bypass diode, and the miniaturization of the solar cell is not hindered.

【0073】また、バイパス導通路をすべてのユニット
セル間において形成しておくと、どのような形態の日陰
になっても、逆バイアス電圧負荷による光電変換層の破
損や非可逆な特性低下を防止することができる。ただ
し、任意のユニットセル間において形成してもよく、こ
の場合でもその配置を適切に決定すれば、十分なバイパ
ス機能を持たせることができ、その効果を発揮させるこ
とができる。
If the bypass conduction path is formed between all the unit cells, damage to the photoelectric conversion layer and irreversible deterioration of the characteristics due to the reverse bias voltage load can be prevented in any shade. can do. However, it may be formed between arbitrary unit cells. In this case, if the arrangement is appropriately determined, a sufficient bypass function can be provided, and the effect can be exhibited.

【0074】ここで、透明導電層間の加工溝と光電変換
層間の加工溝とが重なる幅は、透明導電層間の加工溝幅
の5〜85%とすることにより、良好な導通効果が得ら
れ、日陰時の逆バイアス電圧による非可逆な特性劣化を
防ぐことができる。特に、重ね過ぎると、導通効果が大
きくなりすぎ、過大なシャントパスリークによる太陽電
池の特性を低下を招くことになるが、上記の範囲内であ
れば、十分な特性を維持できる。
Here, by setting the width of the processing groove between the transparent conductive layers and the processing groove between the photoelectric conversion layers to be 5 to 85% of the width of the processing groove between the transparent conductive layers, a good conduction effect can be obtained. Irreversible characteristic deterioration due to a reverse bias voltage in the shade can be prevented. In particular, if the layers overlap too much, the conduction effect becomes too large, and the characteristics of the solar cell are degraded due to excessive shunt path leakage. However, sufficient characteristics can be maintained within the above range.

【0075】また、太陽電池は、光電変換層が1層のシ
ングル構造、あるいは2層,3層の複数に積層した構造
であるので、隣接するユニットセル間の抵抗をそれぞれ
の構造に応じてある範囲に設定するようにすれば、有効
にバイパス機能を発揮させることができ、確実に逆バイ
アス電圧による光電変換層の破損防止および非可逆な特
性低下の防止を図れる。
Further, since the solar cell has a single photoelectric conversion layer structure or a structure in which a plurality of two or three photoelectric conversion layers are stacked, the resistance between adjacent unit cells is determined according to each structure. By setting the range, the bypass function can be effectively exerted, and the prevention of the damage of the photoelectric conversion layer and the irreversible deterioration of the characteristics due to the reverse bias voltage can be surely prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態の太陽電池の断面図FIG. 1 is a sectional view of a solar cell according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同じくタンデム構造の太陽電池の断面図FIG. 2 is a cross-sectional view of a tandem solar cell.

【図3】一部のユニットセルが日陰にされた太陽電池の
概念図
FIG. 3 is a conceptual diagram of a solar cell in which some unit cells are shaded.

【図4】本発明の実施例の太陽電池における電流−電圧
曲線を示す図であり、(a)は初期時、(b)は日陰
時、(c)は日陰処理後全面照射時
4A and 4B are diagrams showing a current-voltage curve in the solar cell of the example of the present invention, wherein FIG. 4A shows an initial state, FIG. 4B shows a shade, and FIG.

【図5】比較例の太陽電池における電流−電圧曲線を示
す図であり、(a)は初期時、(b)は日陰時、(c)
は日陰処理後全面照射時
5A and 5B are diagrams showing a current-voltage curve in a solar cell of a comparative example, where FIG. 5A is an initial state, FIG. 5B is a shaded state, and FIG.
Indicates the entire surface after shading

【図6】第2実施形態の太陽電池の断面図FIG. 6 is a cross-sectional view of a solar cell according to a second embodiment.

【図7】同じくタンデム構造の太陽電池の断面図FIG. 7 is a cross-sectional view of a tandem solar cell.

【図8】同じく太陽電池の他の製造方法による過程を示
す図であり、(a)はレジストを塗布したとき、(b)
はレジストを除去したとき、(c)は第3スクライブ溝
を形成したとき
8A and 8B are diagrams showing a process of another method for manufacturing a solar cell, in which FIG.
Is when the resist is removed, and (c) is when the third scribe groove is formed.

【図9】太陽電池の各種の日陰パターンを示す図FIG. 9 is a diagram showing various shade patterns of a solar cell.

【図10】従来のバイパスダイオードを設けた太陽電池
の概略図
FIG. 10 is a schematic view of a conventional solar cell provided with a bypass diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ユニットセル 10 絶縁基板 11 透明導電層 12 光電変換層 13 裏面電極層 14 第1スクライブ溝 15 第2スクライブ溝 16 第3スクライブ溝 17 バイパス導通路 19 裏面透明導電膜 20 裏面反射金属膜 22 レジスト REFERENCE SIGNS LIST 1 unit cell 10 insulating substrate 11 transparent conductive layer 12 photoelectric conversion layer 13 back electrode layer 14 first scribe groove 15 second scribe groove 16 third scribe groove 17 bypass conduction path 19 back transparent conductive film 20 back reflective metal film 22 resist

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板に、透明導電層、光電変換層、
裏面電極層が順に積層されてユニットセルが形成され、
隣接するユニットセルの各層同士を絶縁分割するための
加工溝が各層間にそれぞれ形成され、前記透明導電層
が、隣接するユニットセルの裏面電極層に電気的に直列
接続された太陽電池において、前記透明導電層間の加工
溝と前記光電変換層間の加工溝とは重なり、前記光電変
換層では、その加工溝の近傍部分に、ユニットセル内部
に発生する逆バイアス電圧負荷を緩和するためのバイパ
ス導通路が形成されたことを特徴とする太陽電池。
1. A transparent conductive layer, a photoelectric conversion layer,
A back electrode layer is sequentially laminated to form a unit cell,
In a solar cell, a processing groove for insulatingly dividing each layer of adjacent unit cells is formed between each layer, and the transparent conductive layer is electrically connected in series to a back electrode layer of an adjacent unit cell. The processing groove between the transparent conductive layer and the processing groove between the photoelectric conversion layers overlap with each other. In the photoelectric conversion layer, a bypass conduction path for reducing a reverse bias voltage load generated inside the unit cell is provided near the processing groove. A solar cell, characterized in that is formed.
【請求項2】 バイパス導通路は、透明導電層間の加工
溝内にある光電変換層が結晶化されて成ることを特徴と
する請求項1記載の太陽電池。
2. The solar cell according to claim 1, wherein the bypass conduction path is formed by crystallizing a photoelectric conversion layer in a processing groove between the transparent conductive layers.
【請求項3】 透明導電層間の加工溝と光電変換層間の
加工溝とが重なる幅は、透明導電層間の加工溝幅の5〜
85%とされたことを特徴とする請求項1または2記載
の太陽電池。
3. The width of the overlap between the processing groove between the transparent conductive layers and the processing groove between the photoelectric conversion layers is 5 to 5 times the width of the processing groove between the transparent conductive layers.
3. The solar cell according to claim 1, wherein said solar cell is 85%.
【請求項4】 絶縁基板に、透明導電層、光電変換層、
裏面電極層が順に積層されてユニットセルが形成され、
隣接するユニットセルの各層同士を絶縁分割するための
加工溝が各層間にそれぞれ形成され、前記透明導電層
が、隣接するユニットセルの裏面電極層に電気的に直列
接続された太陽電池において、前記裏面電極層間の加工
溝に、ユニットセル内部に発生する逆バイアス電圧負荷
を緩和するためのバイパス導通路が形成されたことを特
徴とする太陽電池。
4. A transparent conductive layer, a photoelectric conversion layer,
A back electrode layer is sequentially laminated to form a unit cell,
In a solar cell, a processing groove for insulatingly dividing each layer of adjacent unit cells is formed between each layer, and the transparent conductive layer is electrically connected in series to a back electrode layer of an adjacent unit cell. A solar cell, wherein a bypass conduction path for reducing a reverse bias voltage load generated inside a unit cell is formed in a processing groove between back surface electrode layers.
【請求項5】 バイパス導通路は、裏面電極層間の加工
溝直下にある光電変換層の一部が結晶化されて成ること
を特徴とする請求項4記載の太陽電池。
5. The solar cell according to claim 4, wherein the bypass conduction path is formed by crystallizing a part of the photoelectric conversion layer immediately below the processing groove between the back electrode layers.
【請求項6】 ユニットセルは、pin構造からなる単
層の非晶質半導体の光電変換層を有し、隣接するユニッ
トセル間の抵抗が100Ω・cm以上、1MΩ・cm
以下とされたことを特徴とする請求項1または4記載
の太陽電池。
6. A unit cell has a single-layer amorphous semiconductor photoelectric conversion layer having a pin structure, and a resistance between adjacent unit cells is 100 Ω · cm 2 or more and 1 MΩ · cm.
The solar cell according to claim 1, wherein the number is 2 or less.
【請求項7】 ユニットセルは、pin構造からなる非
晶質半導体を複数積層した光電変換層を有し、隣接する
ユニットセル間の抵抗が1KΩ・cm以上、10MΩ
・cm以下とされたことを特徴とする請求項1または
4記載の太陽電池。
7. A unit cell has a photoelectric conversion layer in which a plurality of amorphous semiconductors having a pin structure are stacked, and a resistance between adjacent unit cells is 1 KΩ · cm 2 or more and 10 MΩ.
5. The solar cell according to claim 1, wherein the value is set to not more than cm 2 .
【請求項8】 バイパス導通路は、ユニットセル間の任
意の加工溝に形成されたことを特徴とする請求項1また
は4記載の太陽電池。
8. The solar cell according to claim 1, wherein the bypass conduction path is formed in an arbitrary processing groove between the unit cells.
【請求項9】 絶縁基板上に透明導電層、光電変換層、
裏面電極層を順に積層しながら、各層を絶縁分割するた
めの加工溝を形成するパターニング加工を行うことによ
り複数のユニットセルを形成し、前記透明導電層を隣接
するユニットセルの裏面電極層に電気的に直列接続する
太陽電池の製造方法において、前記光電変換層を絶縁分
割するとき、前記透明導電層における加工溝に重なるよ
うに前記光電変換層にレーザ光を照射し、レーザ加工時
の熱により前記光電変換層における加工溝近傍に、ユニ
ットセル内部に発生する逆バイアス電圧負荷を緩和する
ためのバイパス導通路を形成することを特徴とする太陽
電池の製造方法。
9. A transparent conductive layer, a photoelectric conversion layer,
While laminating the back electrode layers in order, a plurality of unit cells are formed by performing a patterning process for forming a processing groove for insulatingly dividing each layer, and the transparent conductive layer is electrically connected to the back electrode layer of an adjacent unit cell. In the method for manufacturing a solar cell to be connected in series, when the photoelectric conversion layer is divided into insulating layers, the photoelectric conversion layer is irradiated with laser light so as to overlap a processing groove in the transparent conductive layer, and heat generated during laser processing. A method for manufacturing a solar cell, comprising: forming a bypass conduction path for reducing a reverse bias voltage load generated inside a unit cell near a processing groove in the photoelectric conversion layer.
【請求項10】 透光性を有する絶縁基板の裏面にユニ
ットセルを形成し、前記絶縁基板の表面からレーザ光を
照射してバイパス導通路を形成することを特徴とする請
求項9記載の太陽電池の製造方法。
10. The solar cell according to claim 9, wherein a unit cell is formed on a back surface of the light-transmitting insulating substrate, and a laser beam is irradiated from a surface of the insulating substrate to form a bypass conduction path. Battery manufacturing method.
【請求項11】 絶縁基板上に透明導電層、光電変換
層、裏面電極層を順に積層しながら、各層を絶縁分割す
るための加工溝を形成するパターニング加工を行うこと
により複数のユニットセルを形成し、前記透明導電層を
隣接するユニットセルの裏面電極層に電気的に直列接続
する太陽電池の製造方法において、前記裏面電極層にレ
ーザ光を照射して絶縁分割するとき、レーザ加工時の熱
により前記裏面電極層における加工溝近傍の前記光電変
換層内に、ユニットセル内部に発生する逆バイアス電圧
負荷を緩和するためのバイパス導通路を形成することを
特徴とする太陽電池の製造方法。
11. A plurality of unit cells are formed by sequentially patterning a transparent conductive layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer on an insulating substrate and forming a processing groove for insulatingly dividing each layer. In the method of manufacturing a solar cell in which the transparent conductive layer is electrically connected in series to the back electrode layer of an adjacent unit cell, when the back electrode layer is irradiated with laser light for insulation division, heat during laser processing is Forming a bypass conducting path for reducing a reverse bias voltage load generated inside the unit cell in the photoelectric conversion layer near the processing groove in the back electrode layer.
【請求項12】 レーザ光として、面内エネルギー密度
が均一なレーザ光を使用することを特徴とする請求項9
または11記載の太陽電池の製造方法。
12. A laser beam having a uniform in-plane energy density as a laser beam.
Or a method for manufacturing a solar cell according to item 11.
【請求項13】 絶縁基板上に透明導電層、光電変換
層、裏面電極層を順に積層しながら、各層を絶縁分割す
るための加工溝を形成するパターニング加工を行うこと
により複数のユニットセルを形成し、前記透明導電層を
隣接するユニットセルの裏面電極層に電気的に直列接続
する太陽電池の製造方法において、前記裏面電極層上に
レジストを塗布し、レーザ光を照射して前記レジストを
除去し、このレーザ加工時の熱により前記光電変換層
に、ユニットセル内部に発生する逆バイアス電圧負荷を
緩和するためのバイパス導通路を形成し、前記レジスト
が除去された部分の前記裏面電極層をエッチングにより
除去して加工溝を形成することを特徴とする太陽電池の
製造方法。
13. A plurality of unit cells are formed by sequentially patterning a transparent conductive layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer on an insulating substrate and forming a processing groove for insulatingly dividing each layer. Then, in the method for manufacturing a solar cell, wherein the transparent conductive layer is electrically connected in series to the back electrode layer of an adjacent unit cell, a resist is applied on the back electrode layer, and the resist is removed by irradiating a laser beam. Then, in the photoelectric conversion layer, heat generated during the laser processing forms a bypass conduction path for alleviating a reverse bias voltage load generated inside the unit cell, and forms a portion of the back electrode layer where the resist is removed. A method for manufacturing a solar cell, comprising forming a processed groove by removing the groove by etching.
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