JPWO2010029939A1 - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

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Abstract

太陽電池モジュール10の製造方法は、逆電圧リペア工程において、透明電極層2と金属電極層4との間に逆電圧を印加することによって、樹脂層5に形成されるピンホールPHii’内において金属電極層4の一部分を露出させる工程と、樹脂層5をマスクとしてエッチングすることによって金属電極層4の一部分を除去する工程とを備える。

Description

本発明は、逆電圧リペア工程を備える太陽電池モジュールの製造方法に関する。
一般的に、薄膜系の太陽電池モジュールは、透明基板上に順次形成された、透明電極、半導体層及び金属電極を備える。
例えば、CVD法によって半導体層を透明電極上に形成する際、透明電極上に付着した異物が半導体層に取り込まれる場合がある。このような異物が半導体層から外れることによって形成されるピンホールに金属電極材料が充填されると、透明電極と金属電極との間で短絡が発生してしまう。その結果、太陽電池モジュールの出力が低下するという問題があった。
そこで、半導体層において発生される光起電力とは逆向きの電圧(以下、「逆電圧」という。)を印加することによって、ピンホールに充填された金属電極材料を蒸発させる手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。一般的に、逆電圧を印加する工程は、逆電圧リペア工程と呼ばれる。
昭60−46080号公報
しかしながら、特許文献1に記載の手法では、透明電極と金属電極との間の微視的な短絡を除去することは困難である。具体的には、微視的な短絡は、半導体層の一部が低抵抗化することによって、或いは小さな異物の混入に伴い微小なピンホールが形成されることによって発生する。このような微視的な短絡の発生箇所に逆電圧を印加したとしても、金属電極材料は蒸発するほど高温に加熱されないため、微視的な短絡を除去することができない。
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、透明電極と金属電極との間における微視的な短絡の発生を抑制可能とする太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の特徴に係る太陽電池モジュールの製造方法は、透明基板の主面上に透明電極層、半導体層及び金属電極層を順次形成する工程と、金属電極層上に樹脂層を形成する工程と、半導体層において発生される光起電力とは逆向きの電圧を、透明電極層と金属電極層との間に印加することによって、樹脂層に形成されるピンホール内において金属電極層の一部分を露出させる工程と、樹脂層をマスクとして金属電極層の一部分をエッチングすることによって、金属電極層の一部分を除去する工程とを備えることを要旨とする。
本発明の特徴に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、透明電極層と金属電極層の間に発生している短絡が微視的であるために金属電極層を蒸発させることができない場合であっても、樹脂層の一部を蒸発させることによって除去され、樹脂層にピンホールが形成される。そのため、金属電極層のうち微視的な短絡を発生させている部分を、ピンホール内に露出させることができる。露出した金属電極層、すなわち、金属電極層のうち微視的な短絡を発生させている部分、をエッチングによって除去することによって、透明電極と金属電極との間における微視的な短絡の発生を抑制することができる。
本発明の特徴に係る太陽電池モジュールの製造方法は、透明基板の主面上に透明電極層、半導体層及び金属電極層を順次形成する工程と、半導体層において発生される光起電力とは逆向きの電圧を、透明電極層と金属電極層との間に印加することによって、金属電極層に第1ピンホールを形成する工程と、金属電極層上及び第1ピンホール内に樹脂層を形成する工程と、逆電圧を透明電極層と金属電極層との間に印加することによって、樹脂層に形成される第2ピンホール内において金属電極層の一部分を露出させる工程と、樹脂層をマスクとして金属電極層の一部分をエッチングすることによって、金属電極層の一部分を除去する工程とを備えることを要旨とする。
本発明の特徴において、半導体層は、透明電極上に順次形成された第1半導体層、透光性導電層及び第2半導体層を有しており、第1ピンホールを形成する工程において、第1ピンホールは、少なくとも金属電極層及び第2半導体層を貫通していてもよい。
本発明によれば、透明電極と金属電極との間における微視的な短絡の発生を抑制可能とする太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る太陽電池モジュール10の断面図である。 図2は、本発明の第1実施形態に係る太陽電池モジュール10の概観図である。 図3は、本発明の第1実施形態に係る太陽電池モジュール10の製造工程を説明するための図である(その1)。 図4は、本発明の第1実施形態に係る太陽電池モジュール10の製造工程を説明するための図である(その2)。 図5は、本発明の第1実施形態に係る太陽電池モジュール10の製造工程を説明するための図である(その3)。 図6は、本発明の第2実施形態に係る太陽電池モジュール30の断面図である。 図7は、本発明の第2実施形態に係る太陽電池モジュール30の製造工程を説明するための図である(その1)。 図8は、本発明の第2実施形態に係る太陽電池モジュール30の製造工程を説明するための図である(その2)。 図9は、本発明の第2実施形態に係る太陽電池モジュール30の製造工程を説明するための図である(その3)。
図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
[第1実施形態]
(太陽電池モジュールの構成)
以下において、本発明の第1実施形態に係る太陽電池モジュールの構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る太陽電池モジュール10の拡大断面図である。
図1に示すように、太陽電池モジュール10は、透明基板1と、透明電極層2と、半導体層3と、金属電極層4と、樹脂層5とを備える。透明電極層2、半導体層3、金属電極層4及び樹脂層5は、透明基板1の主面上に順次形成される。半導体層3において発生される電流は、第1方向に従って、太陽電池モジュール10内部を流れる。
透明基板1は、太陽電池モジュール10の単一基板である。透明基板1としては、透光性を有するガラス、プラスチックなどを用いることができる。
透明電極層2は、透明基板1の主面上に積層されている。透明電極層2は、導電性及び透光性を有する金属酸化物によって構成される。透明電極層2としては、例えば、酸化インジウム(In)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(TiO)、或いは酸化錫(SnO)などを用いることができる。透明電極層2には、フッ素(F)、錫(Sn)、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)、ガリウム(Ga)、ニオブ(Nb)などがドープされていてもよい。
透明電極層2は、図1に示すように、透明基板1上において、第1分離溝Hiによって分離されている。第1分離溝Hiは、第1方向に略直交する第2方向に沿って形成される。第1分離溝Hiの底面は、透明基板1によって構成される。
半導体層3は、透明電極層2上に積層されている。半導体層3は、p型半導体層と、発電層であるi型半導体層と、n型半導体層とが透明基板1側から積層されることによって形成されたpin接合(不図示)を有する。従って、半導体層3において発生する光起電流は、半導体層3内部を透明電極層2から金属電極層4に向かって流れる。半導体層3としては、例えば、非晶質シリコンや微結晶シリコンなどのシリコン系半導体材料を用いることができる。
半導体層3は、図1に示すように、第1分離溝Hiの内部にも形成される。
半導体層3は、図1に示すように、透明電極層2上において、第2分離溝Hiiによって分離されている。第2分離溝Hiiは、第2方向に沿って形成される。第2分離溝Hiiの底面は、透明電極層2によって構成される。
金属電極層4は、半導体層3上に積層されている。金属電極層4としては、例えば、導電性を有する銀(Ag)などの金属材料を用いることができる。
金属電極層4は、図1に示すように、第2分離溝Hiiの内部にも形成される。
半導体層3及び金属電極層4は、透明電極層2上において、第3分離溝Hiiiによって分離されている。第3分離溝Hiiiは、第2方向に沿って形成される。第3分離溝Hiiiの底面は、透明電極層2によって構成される。
樹脂層5は、金属電極層4上に積層されている。樹脂層5は、絶縁性を有する樹脂材料によって構成される。樹脂層5としては、例えば、アクリル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエステル(ABS)、エポキシ(EP)などを用いることができる。樹脂層5は、金属電極層4が加熱によって蒸発される温度よりも低い温度で蒸発することが好ましい。
樹脂層5は、図1に示すように、第3分離溝Hiiiの内部にも形成される。
本実施形態において、太陽電池モジュール10は、図1に示すように、第1ピンホールPHiと第2ピンホールPHiiとを有する。
第1ピンホールPHiは、半導体層3、金属電極層4及び樹脂層5を貫通する。第2ピンホールPHiiは、金属電極層4及び樹脂層5を貫通する。第1ピンホールPHi及び第2ピンホールPHiiが形成される経緯については後述する。
以上の構成を有する太陽電池モジュール10は、図2に示すように、封止材6及び裏面側保護材7によって封止された封止体を構成してもよい。この場合、第1ピンホールPHi及び第2ピンホールPHiiには封止材6が充填される。封止材6としては、EVA、EEA、PVB、シリコーン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の樹脂を用いることができる。裏面側保護材7としては、PET等の樹脂フィルム、Al箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。
図2に示すように、封止体は、弾性体8及び枠体9によって外周部を固定することによって補強されてもよい。弾性体8としては、シリコーンゴムやブチルゴムなどを用いることができる。枠体9としては、Al枠、鉄枠或いはSUS枠などを用いることができる。
(太陽電池モジュールの製造方法)
第1実施形態に係る太陽電池モジュール10の製造方法について、図3乃至図5を参照しながら説明する。
図3(a)に示すように、透明基板1の主面上に、透明電極層2を積層する。積層された透明電極層2にレーザ光を照射することによって、透明電極層2の一部を第2方向に沿って除去する。これにより、図3(b)に示すように、透明電極層2を分離する第1分離溝Hiが形成される。第1分離溝Hiは、マスクを用いて透明電極層2を積層することによっても形成することができる。
次に、図3(c)に示すように、CVD法などを用いて、透明電極層2上及び第1分離溝Hi内部に第1半導体層3を形成する。この場合、図3(c)に示すように、透明電極層2上に異物Aが付着している場合、異物Aは半導体層3に取り込まれてしまう。続いて、形成された半導体層3にレーザ光を照射することによって、半導体層3を第2方向に沿って除去する。これにより、図3(d)に示すように、半導体層3を分離する第2分離溝Hiiが形成される。半導体層3に取り込まれた異物Aが半導体層3から外れることによって、半導体層3にはピンホールPHi’が形成される。
図3(c)に示すように、半導体層3を形成している際に、半導体層3上に異物Bが付着することがある。異物Bが半導体層3から外れることによって、半導体層3にはピンホールPHii’が形成される。
次に、図4(a)に示すように、半導体層3上及び第2分離溝Hii内部に金属電極層4を形成する。具体的には、半導体層3上及び第2分離溝Hii内部に銀などをスパッタリングする。この場合、金属電極層4は、ピンホールPHi’内部及びピンホールPHii’内部にも形成される。続いて、第2分離溝Hiiを挟んで第1分離溝Hiの反対側にレーザ光を照射することによって、半導体層3及び金属電極層4を第2方向に沿って除去する。これにより、図4(b)に示すように、半導体層3及び金属電極層4を分離する第3分離溝Hiiiが形成される。
次に、図4(c)に示すように、金属電極層4上及び第3分離溝Hiii内部に樹脂層5を形成する。具体的には、スプレー法、スピンコート法、或いは印刷法などによって、有機溶媒によって溶解された樹脂材料を塗布する。金属電極層4上に形成される樹脂層5の厚みは、後述する逆電圧リペア工程における蒸発のしやすさと、後述するエッチング工程における耐エッチング性とを考慮して適宜設定することができる。
本実施形態では、マスクを用いることによって、樹脂層5を貫通する第1コンタクトホールCHi及び第2コンタクトホールCHiiを形成する。具体的には、図4(c)に示すように、一の金属電極層4の一部が露出するように第1コンタクトホールCHiを形成する。隣接する他の金属電極層4の一部が露出するように第2コンタクトホールCHiiを形成する。
次に、樹脂層5を約100℃で10分程度加熱することによって、樹脂層5を硬化させる。
次に、図5(a)に示すように、第1コンタクトホールCHiに第1電極21を挿入する。第2コンタクトホールCHiiに第2電極22を挿入する。半導体層3において発生する光起電力とは逆向きの電圧を、透明電極層2と金属電極層4との間に印加する。具体的には、第1電極21を高電位にするとともに、第2電極22を低電位にする。本実施形態では、この逆電圧を印加する工程を「逆電圧リペア工程」と呼ぶ。
この逆電圧リペア工程によって、ピンホールPHi’内部に形成された金属電極層4と、ピンホールPHii’内部に形成された金属電極層4による微視的な短絡を発生させる部分(以下、「微視的短絡部分」という。)と、が加熱される。
加熱されたピンホールPHi’内部に形成された金属電極層4は、蒸発する。これによって、半導体層3、金属電極層4及び樹脂層5を貫通する第1ピンホールPHiが形成される。
一方、金属電極層4の微視的短絡部分は、ピンホールPHi’内部に形成された金属電極層4に比べると、電流が流れにくいため、金属電極層4の微視的短絡部分は、加熱されにくい。このため、金属電極層4の微視的短絡部分の温度は、金属電極層4の蒸発する温度にまで達しない。しかしながら、金属に比べて樹脂は、蒸発温度が低いため、ピンホールPHii’上に形成された樹脂層5は蒸発する。これによって、図5(b)に示すように、樹脂層5のピンホールPHii’上にピンホールPHii”が形成される。ピンホールPHii”の内部には、金属電極層4の一部分が露出する。
次に、図5(c)に示すように、樹脂層5をマスクとしてエッチングすることによって、ピンホールPHii”内部に露出された金属電極層4を除去する。具体的には、5%の塩酸水溶液によって、ピンホールPHii”内部に露出された金属電極層4を3分程度エッチングする。これによって、金属電極層4及び樹脂層5を貫通する第2ピンホールPHiiが形成される。
以上のように製造される太陽電池モジュール10を封止材6及び裏面側保護材7によって封止する。第1ピンホールPHi及び第2ピンホールPHiiには封止材6が充填される。
(作用及び効果)
本発明の第1実施形態に係る太陽電池モジュール10の製造方法は、逆電圧リペア工程において、透明電極層2と金属電極層4との間に逆電圧を印加することによって、樹脂層5に形成されるピンホールPHii”内において金属電極層4の一部分を露出させる工程と、樹脂層5をマスクとしてエッチングすることによって金属電極層4の一部分を除去する工程とを備える。
従って、金属電極層4の微視的短絡部分によって樹脂層5の一部が蒸発し、樹脂層5にピンホールPHii”が形成される。すなわち、金属電極層4の微視的短絡部分を、ピンホールPHii”内に露出させることができる。従って、金属電極層4の微視的短絡部分をエッチングによって除去することによって、透明電極層2と金属電極層4との間における微視的な短絡を精度良く除去することができる。
金属電極層4の微視的短絡部分をエッチングする工程では、ピンホールPHii”が形成された樹脂層5をマスクとして利用することできる。そのため、太陽電池モジュールの生産性を向上させることができる。
なお、微結晶シリコン半導体層と金属電極が接続される構造にあっては、微結晶シリコン粒の間に金属電極層4を構成する金属材料が入る場合がある。この場合、微結晶シリコン半導体層は局部的に低抵抗となり、太陽電池モジュールの出力を低下させることがある。また、レーザ光を照射することによって半導体層を除去する場合があっては、半導体層が局部的に結晶化することがある。この場合、結晶化した半導体層は低抵抗となり、太陽電池モジュールの出力を低下させることがある。本発明は、これらの低抵抗化された半導体層上の金属電極層4の除去にも好適である。この金属電極層4の除去により、太陽電池モジュールの出力の低下を抑制することができる。
[第2実施形態]
(太陽電池モジュールの構成)
以下において、本発明の第2実施形態に係る太陽電池モジュールの構成について、図6を参照しながら説明する。図6は、第2実施形態に係る太陽電池モジュール30の断面図である。以下においては、上記第1実施形態との相違点について主に説明する。
図6に示すように、本実施形態に係る第1ピンホールPHi’には樹脂層5が充填されている。
また、図6に示すように、半導体層3は、第1半導体層3a、透光性導電層3b及び第2半導体層3cによって構成される。
第1半導体層3aは、透明電極層2側から入射する光により光生成キャリアを生成する。また、第1半導体層3aは、後述する透光性導電層3bによって反射される光により光生成キャリアを生成する。第1半導体層3aは、p型半導体と、i型半導体と、n型半導体とが基板1側から積層されたpin接合を有する(不図示)。i型半導体は、第1半導体層3aにおける発電層を構成する。第1半導体層3aにおけるi型半導体としては、例えば、a−Siあるいはa−SiCなどの非晶質シリコン系半導体を用いることができる。第1半導体層3aは、第1分離溝Hiに充填される。
透光性導電層3bは、透光性及び導電性を有する。透光性導電層3bは、第1半導体層3aを透過した光の一部を第2半導体層3c側に透過するとともに、第1半導体層3aを透過した光の一部を第1半導体層3a側に反射する。透光性導電層3bとしては、ZnO、ITO、TiOなどの金属酸化物を用いることができる。透光性導電層3bには、Alなどのドーパントがドープされていてもよい。
第2半導体層3cは、透明電極層2側から入射した光のうち、透明電極層2、第1半導体層3a及び透光性導電層3bを透過した光により光生成キャリアを生成する。第2半導体層3cは、p型半導体と、i型半導体と、n型半導体とが透明基板1側から積層されたpin接合を有する(不図示)。i型半導体は、第2半導体層3cにおける発電層を構成する。第2半導体層3cにおけるi型半導体層としては、例えば、μc−Siあるいはμc−SiGeなどの微結晶シリコン系半導体を用いることができる。
(太陽電池モジュールの製造方法)
第2実施形態に係る太陽電池モジュール30の製造方法について、図7乃至図9を参照しながら説明する。
図7(a)に示すように、透明基板1の主面上に、透明電極層2を積層する。積層された透明電極層2にレーザ光を照射することによって、透明電極層2を第2方向に沿って除去する。これにより、図7(b)に示すように、透明電極層2を分離する第1分離溝Hiが形成される。
次に、図7(c)に示すように、RFプラズマCVD法などによって、透明電極層2上に、第1半導体層3a、透光性導電層3b及び第2半導体層3cを順次形成する。これにより、半導体層3が形成される。第1半導体層3a及び第2半導体層3cは、プラズマCVD法によって形成される。透光性導電層3bは、スパッタ法などによって形成される。
形成された半導体層3にレーザ光を照射することによって、半導体層3を第2方向に沿って除去する。これにより、図7(d)に示すように、半導体層3を分離する第2分離溝Hiiが形成される。本実施形態では、上記第1実施形態と同様に、半導体層3に取り込まれた異物Aが半導体層3から外れることによって、半導体層3にピンホールPHi’が形成される。
図7(c)に示すように、第2半導体層3cを形成している際に、半導体層3上に異物Bが付着することがある。異物Bが第2半導体層3cから外れることによって、第2半導体層3cにはピンホールPHii’が形成される。
次に、図8(a)に示すように、半導体層3上、第2分離溝Hii内部及びピンホールPHi’内部に金属電極層4を形成する。続いて、金属電極層4にレーザ光を照射することによって、半導体層3及び金属電極層4を第2方向に沿って除去する。これにより、図8(b)に示すように、半導体層3及び金属電極層4を分離する第3分離溝Hiiiが形成される。
次に、半導体層3において発生する光起電力の向きとは逆向きの電圧を、透明電極層2と金属電極層4との間に印加する。具体的には、図8(c)に示すように、第1電極21を高電位にするとともに、第2電極22を低電位にする。この逆電圧リペア工程によって、ピンホールPHi’内部に形成された金属電極層4は、加熱され、蒸発する。これによって、半導体層3及び金属電極層4を貫通する第1ピンホールPHiが形成される。一方、ピンホールPHii’内部に形成された微視的短絡部分は、加熱されるものの、ピンホールPHii’内部に形成された微視的短絡部分の温度は、蒸発温度にまで達しない。従って、ピンホールPHii’上は、金属電極層4に覆われたままである。
次に、図8(d)に示すように、金属電極層4上、第3分離溝Hiii内部及び第1ピンホールPHi内部に樹脂層5を形成する。本実施形態では、上記第1実施形態と同様に、樹脂層5に第1コンタクトホールCHi及び第2コンタクトホールCHiiを形成する。
次に、樹脂層5を約100℃で10分程度加熱することによって、樹脂層5を硬化させる。
次に、図9(a)に示すように、第1コンタクトホールCHiに第1電極21を挿入する。第2コンタクトホールCHiiに第2電極22を挿入する。続いて、透明電極層2と金属電極層4との間に逆電圧を印加する。この逆電圧リペア工程によって、ピンホールPHii’内部に形成された金属電極層4の微視的短絡部分は、蒸発温度より低い温度まで加熱される。この加熱により、樹脂層5のうちピンホールPHii’上にある樹脂層5は、蒸発する。図9(b)に示すように、樹脂層5のピンホールPHii’上にピンホールPHii”が形成される。ピンホールPHii”内部には、金属電極層4の一部分が露出する。
次に、図9(c)に示すように、樹脂層5をマスクとして金属電極層4をエッチングすることによって、ピンホールPHii”内部に露出された金属電極層4を除去する。これによって、金属電極層4及び樹脂層5を貫通する第2ピンホールPHiiが形成される。
(作用及び効果)
本発明の第2実施形態に係る太陽電池モジュール30の製造方法は、樹脂層5を形成する工程の前工程として、逆電圧リペア工程を備える。
従って、当該逆電圧リペア工程において形成される第1ピンホールPHiに樹脂層5を充填することができる。そのため、第1ピンホールPHiを介して、水分が半導体層3まで到達することを抑制できる。その結果、太陽電池モジュール30の耐湿性を向上させることができる。ポリエチレンテレフタラート(PET)又はエポキシ(EP)は、高温・高湿の環境下においても、水蒸気を透過しにくい。従って、樹脂層5として、ポリエチレンテレフタラート又はエポキシを用いることで、水分が半導体層3まで到達することをより抑制できる。その結果、太陽電池モジュール30の耐湿性をより向上させることができる。
透光性導電層3bが水分によって劣化されることを抑制することによって、太陽電池モジュール30の信頼性を向上させることができる。
〈その他の実施形態〉
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上述した実施形態では、導電性を有する銀などの金属材料を用いることで、金属電極層を形成したが、これに限定されるものではない。金属電極層として、塗布型電極を用いることもできる。塗布型電極の材料として、銀粒子、アルミニウム粒子(Al)、銅粒子(Cu)のいずれか1種、もしくは、2種以上の粒子を樹脂に混合させた金属ペーストを用いることができる。この金属ペーストを半導体層上に塗布する。塗布された金属ペーストを焼成することによって、塗布型電極は形成される。塗布する方法には、スクリーン印刷、スピンコート法、及びスプレー法等が挙げられる。
上述した実施形態では、半導体層3がpin接合を含むこととしたが、これに限定されるものではない。半導体層3は、p型半導体とn型半導体とによって形成されるpn接合を含んでいてもよい。
上述した第1実施形態では、半導体層3が1つのpin接合を含むこととしたが、これに限定されるものではない。半導体層3は、2以上のpin接合を含んでいてもよい。
上述した第2実施形態では、半導体層3が2つのpin接合を含むこととしたが、これに限定されるものではない。半導体層3は、1又は3以上のpin接合を含んでいてもよい。
上述した第1実施形態では、半導体層3は、アモルファスシリコン半導体を主成分としているが、これに限定されるものではない。例えば、半導体層3は、結晶質シリコン半導体を主成分としてもよい。なお、結晶質シリコンには、微結晶シリコンや多結晶シリコンが含まれる。
上述した第2実施形態では、第1半導体層3aは、アモルファスシリコン半導体を主成分としているが、これに限定されるものではない。例えば、第1半導体層3aは、結晶質シリコン半導体を主成分としてもよい。
上述した第2実施形態では、第2半導体層3cは、微結晶シリコン半導体を主成分としているが、これに限定されるものではない。例えば、第2半導体層3cは、アモルファスシリコン半導体を主成分としてもよい。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
以下、本発明に係る太陽電池モジュールについて、実施例を挙げて具体的に説明する。本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではない。その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができる。
〈実施例〉
以下のようにして、実施例に係る太陽電池モジュールを作製した。
ガラス基板上に、SnO層を形成した。
次に、SnO層側からNd:YAGレーザ光を照射することにより、SnO層の一部を除去した。これにより、SnO層を分離する第1分離溝が形成された。Nd:YAGレーザ光としては、波長1064nmの基本波を用いた。また、第1分離溝の幅は、40μmとした。
次に、RFプラズマCVD法を用いて、SnO層上にp型アモルファスシリコン半導体層と、i型アモルファスシリコン半導体層と、n型アモルファスシリコン半導体層とを順次積層した。i型アモルファスシリコン半導体の厚さは、300nmとした。
次に、DCスパッタリング法を用いて、n型アモルファスシリコン半導体層上に、Alをドーパントとして含むZnO層を形成した。ZnO層の厚さは、50nmとした。
次に、RFプラズマCVD法を用いて、ZnO層上にp型微結晶シリコン半導体と、i型微結晶シリコン半導体と、n型微結晶シリコン半導体とを順次積層した。i型微結晶シリコン半導体の厚さは、2000nmとした。
RFプラズマCVD法による各半導体層の形成条件を表1に示す。
Figure 2010029939
次に、ガラス基板側からNd:YAGレーザ光を照射することにより、各半導体層及びZnO層それぞれの一部を除去した。これにより、第2分離溝が形成された。Nd:YAGレーザ光としては、波長532nmの第2高調波を用いた。第2分離溝の幅は、50μmとした。
次に、DCスパッタリング法を用いて、n型微結晶シリコン半導体上にAg層を形成した。Ag層の厚さは、200nmとした。
次に、ガラス基板側から、第2分離溝を挟んで第1分離溝の反対側の位置にNd:YAGレーザ光を照射することにより、Ag層、各半導体層及びZnO層それぞれの一部を除去した。これにより、第3分離溝が形成された。Nd:YAGレーザ光としては、波長532nmの第2高調波を用いた。また、第3分離溝の幅は50μmとした。
次に、スプレー法によって、Ag層上に有機溶媒に溶解させたアクリル樹脂を塗布した。これによって、約15μm厚のアクリル樹脂層を形成した。この際、マスクを用いることによって、一対の電極を挿入する一対のコンタクトホールを形成した。
次に、各半導体層において発生する光起電力とは逆向きに一つ一つの半導体層に6Vの逆電圧がかかるようにSnO層とAg層との間に印加した。これによって、アクリル樹脂層の一部が蒸発し、アクリル樹脂層を貫通するピンホールが形成された。ピンホールの内部においてAg層の一部分が露出した。
次に、5%の塩酸水溶液によって、ピンホール内部において露出したAg層を3分程度エッチングした。これによって、Ag層及びアクリル樹脂層を貫通するピンホールが形成された。
〈比較例1〉
比較例1に係る太陽電池モジュールを作製した。上記実施例との相違点は、アクリル樹脂層の形成工程以降の工程を行わなかった点である。すなわち、比較例1では、逆電圧リペア工程を行わなかった。その他の工程は上記第1実施形態と同様とした。
〈比較例2〉
比較例2に係る太陽電池モジュールを作製した。上記実施例との相違点は、アクリル樹脂層の形成工程及びエッチング工程を行わずに、一般的に行われる逆電圧リペア工程を行った点である。その他の工程は上記第1実施形態と同様とした。
〈出力特性評価〉
次に、実施例、比較例1及び比較例2に係る太陽電池モジュールについて、開放電圧Voc、短絡電流Isc、曲線因子F.F.及び出力値Pmaxの比較を行った。比較結果を表2に示す。
Figure 2010029939
表2に示すように、実施例に係る太陽電池モジュールの各特性値は、比較例1及び比較例2に係る太陽電池モジュールの特性値よりも良好であった。
これは、ピンホール内部に露出されたAg層をエッチングすることによって、Ag層のうち微視的な短絡を引き起こしていた部分を除去できたためである。従って、実施例に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、微視的短絡を除去することによって、太陽電池モジュールの特性を向上できることが確認された。
一方、比較例2に係る太陽電池モジュールでは、一般的な逆電圧リペア工程のみを行ったため、微視的短絡を除去することができなかった。そのため、実施例に係る太陽電池モジュールに比べて低い各特性値が得られた。
比較例1に係る太陽電池モジュールでは、一般的な逆電圧リペア工程も行わなかったため、微視的短絡だけでなく、一般的な逆電圧リペア工程で除去される短絡も除去されなかった。そのため、実施例及び比較例2に係る太陽電池モジュールに比べて低い各特性値が得られた。
なお、日本国特許出願第2008−231321号(2008年9月9日出願)の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
以上のように、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、透明電極と金属電極との間における微視的な短絡の発生を抑制可能とする太陽電池モジュールを提供することができるため、太陽電池モジュールの製造において有用である。
1…透明基板、2…透明電極層、3…半導体層、3a…第1半導体層、3b…透光性導電層、3c…第2半導体層、4…金属電極層、5…樹脂層、6…封止材、7…裏面側保護材、8…弾性体、9…枠体、21…第1電極、22…第2電極、10,30…太陽電池モジュール、A,B…異物、Hi…第1分離溝、Hii…第2分離溝、Hiii…第3分離溝

Claims (3)

  1. 透明基板の主面上に透明電極層、半導体層及び金属電極層を順次形成する工程と、
    前記金属電極層上に樹脂層を形成する工程と、
    前記半導体層において発生される光起電力とは逆向きの電圧を、前記透明電極層と前記金属電極層との間に印加することによって、前記樹脂層に形成されるピンホール内において前記金属電極層の一部分を露出させる工程と、
    前記樹脂層をマスクとして前記金属電極層の前記一部分をエッチングすることによって、前記金属電極層の前記一部分を除去する工程とを備えることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
  2. 透明基板の主面上に透明電極層、半導体層及び金属電極層を順次形成する工程と、
    前記半導体層において発生される光起電力とは逆向きの電圧を、前記透明電極層と前記金属電極層との間に印加することによって、前記金属電極層に第1ピンホールを形成する工程と、
    前記金属電極層上及び前記第1ピンホール内に樹脂層を形成する工程と、
    前記逆電圧を前記透明電極層と前記金属電極層との間に印加することによって、前記樹脂層に形成される第2ピンホール内において前記金属電極層の一部分を露出させる工程と、
    前記樹脂層をマスクとして前記金属電極層の前記一部分をエッチングすることによって、前記金属電極層の前記一部分を除去する工程とを備えることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
  3. 前記半導体層は、前記透明電極上に順次形成された第1半導体層、透光性導電層及び第2半導体層を有しており、
    前記第1ピンホールを形成する工程において、前記第1ピンホールは、少なくとも前記金属電極層及び前記第2半導体層を貫通することを特徴とする請求項2に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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