KR101046813B1 - 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
태양 전지 패널은 기판(1)과 복수의 발전 셀(5)을 구비한다. 기판(1)은 제 1 변(1a)과 제 2 변(1b)과 제 3 변(1c)과 제 4 변(1d)을 갖는다. 복수의 발전 셀(5)은 기판(1) 상에 마련되고, 제 1 변(1a)을 따라 늘어서며, 서로 직렬로 접속되어 있다. 복수의 발전 셀(5)은 제 1 변(1a)의 근방에서 제 1 변(1a)을 따르는 제 1 홈(15a)과, 제 2 변(1b)의 근방에서 제 2 변(1b)을 따르는 제 2 홈(15b)을 갖고, 제 3 변(1c)의 근방에서 제 3 변(1c)을 따르는 홈 및 제 4 변(1d)의 근방에서 제 4 변(1d)을 따르는 홈은 갖지 않는다. 제 1 홈(15a) 및 제 2 홈 (15b)은 복수의 발전 셀(5)의 표면으로부터 기판(1)의 표면을 향해 형성되고, 기판(1)의 단부에 도달하지 않도록 제 3 변(1c) 및 제 4 변(1d)의 근방까지 연장하고 있다.
Description
본 발명은 아모퍼스 실리콘계 태양 전지, 미결정 실리콘계 태양 전지, 및 아모퍼스 실리콘계 태양 전지와 미결정 실리콘계 태양 전지를 적층시킨 탠덤형 태양 전지 등의 박막 실리콘계 태양 전지의 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 태양 전지의 생산성 및 장기적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
투광성의 기판 상에 실리콘계 박막을 적층해서 형성된 박막 실리콘계 태양 전지(이하, 태양 전지 패널로 참조됨)가 알려져 있다. 도 1a 및 도 1b는 종래의 태양 전지 패널을 도시하는 도면이다. 도 1a는 평면도이며, 도 1b는 도 1a 중의 선 XX에 따른 단면도이다.
태양 전지 패널은 기판(101)과, 태양 전지 모듈(106)을 구비한다. 태양 전지 모듈(106)은 기판(101) 표면의 주위 영역(114)의 내측에 마련되어 있다. 태양 전지 모듈(106)은 복수의 태양 전지 발전 셀(105)을 구비하고, 태양 전지 모 듈(106)의 단부의 내측의 전체 둘레에 마련된 X방향 절연 홈(115)과 Y방향 절연 홈(113)을 갖는다. X방향 절연 홈(115)은 X방향으로 연장하고 있다. Y방향 절연 홈(113)은 Y방향으로 연장하고 있다. 태양 전지 발전 셀(105)은 투명 도전층(102), 광전 변환층(103) 및 이면 전극층(104)을 포함한다. 투명 도전층(102)은 기판(101) 상에 마련되어 있고, Y방향으로 연장하는 홈(110)에 의해 복수의 태양 전지 발전 셀(105)에 대응하도록 분할되어 있다. 광전 변환층(103)은 투명 도전층(102) 상에 마련되어 있고, Y방향으로 연장하는 홈(111)에 의해 복수의 태양 전지 발전 셀(105)에 대응하도록 분할되어 있다. 이면 전극층(104)은 광전 변환층(103) 상에 마련되어 있고, Y방향으로 연장하는 홈(112)에 의해 복수의 태양 전지 발전 셀(105)에 대응하도록 분할되어 있다.
이렇게 종래의 태양 전지 패널은, 태양 전지 모듈(106)의 단부의 내측의 전체 둘레에 절연용의 분리 홈[X방향 절연 홈(115)과 Y방향 절연 홈(113)]을 갖고 있다(예컨대, 일본 특허 등록 공보 제 3243227 호, 제 3243229 호, 제 3243232 호를 참조). 이러한 분리 홈은 태양 전지 발전 셀(105)의 태양 전지 모듈(106)의 단면 부근에서, 투명 도전층(102)과 이면 전극층(104)의 단락 발생 부분을 전기적으로 분리하고, 태양 전지 발전 셀(105)에 있어서의 단락의 발생을 방지하기 위해서 중요하다. 또한, 분리 홈은 태양 전지 패널의 단부 주변에서 밀봉한 영역으로부터 외부 습기 등이 침입해서 태양 전지 모듈(106)의 성능이 저하하는 것을 억제하는 것에도 효과가 있다. 단, 분리 홈[홈(110)도 마찬가지]은 기판의 단부까지 도달하고 있기 때문에, 그 홈의 기판 단부에 도달한 부분으로부터 태양 전지 발전 셀(105)에 외부 습기가 침입할 우려가 있다. 그 경우, 그 습기에 의해 태양 전지 발전 셀(105)이 열화되고, 그것은 장기 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 장기 신뢰성을 보다 향상시키는 것이 가능한 기술이 요구된다. 덧붙여, 태양 전지 모듈(106)의 단부의 내측의 전체 둘레에 분리 홈이 마련되는 경우, 처리 시간이 길어진다. 태양 전지 모듈(106)의 성능 저하를 억제하여 장기 신뢰성을 향상시키는 동시에, 태양 전지 모듈(106)의 단부에 있어서의 절연용의 홈 가공의 공정에 필요한 처리 시간을 단축해서 생산성을 향상시킬 수 있는 기술이 요구된다.
또한, 종래의 태양 전지 패널에서는, 태양 전지 모듈의 주위 영역(114)에 존재하고 있던 태양 전지 발전 셀의 막이 연마에 의해 제거된다(예컨대, 일본 특허공개 공보 제 1996-83923 호, 제 2003-142717 호 참조). 이렇게 주변 영역(114)의 막을 없애는 것은, 태양 전지 모듈(106)을 봉입하는 시트(도시되지 않음, 후에, 백시트를 EVA를 거쳐서 접합하는 것이 기재됨)와 주변 영역(114)의 노출한 표면의 접착성을 향상시켜서, 시트에 의한 태양 전지 모듈(106)의 보호 효과를 향상시키기 위해서 중요하다. 단, 주위 영역(114)의 막이 충분히 제거되어 있지 않아서 접착 강도가 불충분하거나, 막이 부분적으로 잔류해서 접착 부분에 공동(空洞)이 잔류하거나, 막을 제거할 때에 기판(101)의 노출부에 기판의 주위의 변과 교차하는 방향으로 연마에 의한 홈이 생겨 있으면, 시트와 기판(101) 사이에 모세관 현상을 발생시킬 가능성이 있는 선(수십 ㎛)이 잔류하고, 거기에서 태양 전지 발전 셀(105)로 외부 습기가 침입할 우려가 있다. 그 경우, 그 습기에 의해 태양 전지 발전 셀(105)이 열화되고, 그것은 장기 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다. 이 성능 저하를 야기하는 상황이 최근의 장기간에 걸친 옥외 폭로 시험에 의해 판명되었지만, 그 대책에 대해서는 구체화되어 있지 않다. 장기 신뢰성을 저하시키지 않고, 주위 영역(114)의 연마를 적절하게 실행하는 것이 가능한 기술이 요구된다.
또, 실리콘계란 실리콘(Si)이나 실리콘 카바이드(SiC)나 실리콘 게르마늄(SiGe)과 같은 실리콘을 포함하는 재료의 총칭이다. 미결정 실리콘계란, 아모퍼스 실리콘계 즉 비정질 실리콘계 이외의 실리콘계를 의미하는 것이며, 다결정 실리콘계나 비정질을 포함한 결정질 실리콘계도 포함된다. 또한, 박막 실리콘계란, 이 아모퍼스 실리콘계, 미결정 실리콘계, 아모퍼스 실리콘계와 미결정 실리콘계를 적층시킨 탠덤형을 포함하는 것을 나타낸다.
본 발명의 목적은 장기 신뢰성을 보다 향상시키도록 태양 전지 모듈의 홈 가공의 공정을 적절하게 실행하는 것이 가능한 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 태양 전지 모듈의 성능을 떨어뜨리지 않고, 태양 전지 모듈의 단부의 홈 가공의 공정을 단축해서 생산성을 향상시킬 수 있는 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또한 다른 목적은 장기 신뢰성을 저하시키지 않고, 태양 전지 모듈의 주연 영역의 발전 셀의 막의 연마를 적절하게 실행하는 것이 가능한 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 관점에 있어서, 태양 전지 패널이 제공된다. 그 태양 전지 패널은 기판과, 복수의 발전 셀을 구비한다. 기판은 제 1 변과, 제 1 변과 대향하는 제 2 변과, 제 1 변과 제 2 변 사이의 제 3 변과, 제 3 변에 대향하는 제 4 변을 갖는 투광성의 기판이다. 복수의 발전 셀은 기판 상에 마련되고, 제 1 변을 따라 늘어서며, 서로 직렬로 접속되어 있다. 복수의 발전 셀의 각각은 기판 상에 순서대로 형성된 투명 도전층과 광전 변환층과 이면 전극층을 갖는다. 복수의 발전 셀은 제 1 변의 근방에서 제 1 변을 따르는 제 1 홈과, 제 2 변의 근방에서 제 2 변을 따르는 제 2 홈을 갖고, 제 3 변의 근방에서 제 3 변을 따르는 홈 및 제 4 변의 근방에서 제 4 변을 따르는 홈은 갖지 않는다. 제 1 홈 및 제 2 홈은 복수의 발전 셀의 표면인 이면 전극층으로부터 기판의 표면을 향해 형성되고, 기판의 단부에 도달하지 않도록 제 3 변 및 제 4 변의 근방까지 연장하고 있다.
여기에서, 광전 변환층은 박막 실리콘의 p층, i층, n층을 적층한 것, 게다가 이 복수 무리를 적층한 탠덤형 태양 전지를 구성하고 있어도 좋다. 제 1 홈 및 제 2 홈은 절연 홈으로서 기능한다. 절연 홈은 발전 셀의 태양 전지 모듈의 단면 부근에서 투명 도전층과 이면 전극층의 단락 발생 부분을 전기적으로 분리하고, 발전 셀의 단락 발생을 방지하기 위해서 중요하다. 또한, 그 절연 홈은 태양 전지 패널의 단부 주변에서 밀봉한 영역에서 외부 습기 등이 침입해서 태양 전지 모듈의 성능이 저하하는 것을 억제하는 것에도 효과가 있다.
제 1 홈 및 제 2 홈이 기판의 단부에 도달하지 않기 때문에, 기판의 단부로부터 외부의 습기가 침입하여, 제 1 홈 및 제 2 홈에서 모세관 현상이 발생해서 태양 전지 모듈 내부까지 습기가 침입하는 것을 막을 수 있다. 덧붙여, 태양 전지 모듈의 주위 영역에 존재하고 있던 발전 셀의 막을 연마에 의해 제거하고 있는 공정이 있는 것에 의해, 제 3 변을 따르는 홈 및 제 4 변을 따르는 홈은 생략할 수 있는 것이 판명되었다. 제 3 변을 따르는 홈 및 제 4 변을 따르는 홈을 형성하는 공정이 없으므로, 홈 가공의 공정의 처리 시간을 단축할 수 있다. 즉, 태양 전지 모듈의 성능 저하를 억제하여 장기 신뢰성을 향상시키는 동시에, 태양 전지 모듈의 단부의 홈 가공의 공정을 단축하는 것이 가능해진다.
상술의 태양 전지 패널에 있어서, 제 1 홈 및 제 2 홈의 단부는 기판의 단부로부터 5mm 이상 10mm 이하의 거리만큼 이격되어 있는 것이 바람직하다. 이 거리에 관해서, 기판 단부로부터 외부 습기의 침입을 억제하기 위해서는, 주변 영역에 있어서 시트와의 건전한 접착 영역이 5mm 이상 있는 것이 바람직하다. 또한, 주위 영역을 확보하면서 태양 전지 모듈의 면적을 넓게 취하기 위해서는, 상기 거리를 10mm 이하로 설계하는 것이 바람직하다.
복수의 발전 셀은 기판 상에 제막(製膜)되는 제 1 막을 구비하는 것이 바람직하다. 그 제 1 막은 제 1 변 및 제 2 변의 방향과는 상이한 방향으로 연장하는 제 3 홈을 갖는다. 제 3 홈은 제 1 막의 표면으로부터 기판의 표면을 향해 형성되고, 기판의 단부에 도달하지 않도록 제 1 변 및 제 2 변의 근방까지 연장하고 있다. 이 제 3 홈은 기판 상에 직렬 접속한 좁고 긴 형상의 복수의 발전 셀을 형성하기 위해서 필요하다. 제 3 홈이 기판의 단부에 이르지 않기 때문에, 상술의 절연 홈인 제 1 홈 및 제 2 홈과 같이 기판의 단부로부터 외부의 습기가 침입하는 것을 막을 수 있다. 즉, 장기 신뢰성을 보다 향상시키도록 태양 전지 모듈의 홈 가공의 공정을 적절하게 실행할 수 있다.
제 3 홈의 단부는 기판의 단부로부터 5mm 이상 10mm 이하의 거리만큼 이격되어 있는 것이 바람직하다. 이 거리는 상술의 절연 홈인 제 1 홈 및 제 2 홈의 경우와 마찬가지로, 주위 영역을 확보하면서 태양 전지 모듈의 면적을 넓게 취하는 점에서 바람직하다.
본 발명의 제 2 관점에 있어서, 태양 전지 패널의 제조 방법이 제공된다. 그 제조 방법은 (a) 제 1 변과, 제 1 변과 대향하는 제 2 변과, 제 1 변과 제 2 변 사이의 제 3 변과, 제 3 변에 대향하는 제 4 변을 갖는 기판 상에 복수의 발전 셀을 형성하는 공정을 갖는다. 복수의 발전 셀의 각각은 기판 상에 순서대로 형성된 투명 도전층과 광전 변환층과 이면 전극층을 갖는다. 또한, 그 복수의 발전 셀은 제 1 변을 따라 늘어서고, 서로 직렬로 접속된다. 본 발명에 따른 제조 방법은 또한 (b) 제 1 변의 근방에서 제 1 변을 따르는 제 1 홈과, 제 2 변의 근방에서 제 2 변을 따르는 제 2 홈을 형성하는 공정을 갖는다. 제 3 변의 근방에서 제 3 변을 따르는 홈 및 제 4 변의 근방에서 제 4 변을 따르는 홈은 형성되지 않는다. 상기 제 1 홈 및 제 2 홈은 복수의 발전 셀의 표면인 이면 전극층으로부터 기판의 표면을 향해 형성되고, 기판의 단부에 도달하지 않도록 제 3 변 및 제 4 변의 근방까지 연장하고 있다.
상기 (b) 공정은, (b1) 제 1 홈 및 제 2 홈의 단부가 기판의 단부로부터 5mm 이상 10mm 이하의 거리만큼 이격되도록, 제 1 홈 및 제 2 홈을 형성하는 공정을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 (a) 공정은, (a1) 기판에 투명 도전층을 형성하는 공정과, (a2) 투명 도전층에 제 1 변 및 제 2 변의 방향과는 상이한 방향으로 연장하는 제 3 홈을 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 제 3 홈은 투명 도전층의 표면으로부터 기판의 표면을 향해 형성되고, 기판의 단부에 도달하지 않도록 제 1 변 및 제 2 변의 근방까지 연장하고 있다.
상기 (a2) 공정은, (a21) 제 3 홈의 단부가 기판의 단부로부터 5mm 이상 10mm 이하의 거리만큼 이격되도록 제 3 홈을 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법은 또한 (c) 시트재를 이용하여 기판 상에 적층된 복수의 발전 셀용의 막의 일부를 제거해서 노출한 면을 그 시트재의 접착면으로 하는 공정을 구비해도 좋다. 상기 (c) 공정은 (c1) 기판의 주연부에 있어서 복수의 발전 셀의 막을 회전 숫돌 연마로 깎는 공정과, (c2) 상기 (c1) 공정의 후에, 기판의 주연부에 있어서 복수의 발전 셀용의 막을 블라스트 연마로 깎는 공정를 구비하는 것이 바람직하다.
태양 전지 모듈의 주연 영역의 발전 셀의 막이 일부 제거된다. 기판 상에 노출한 부분이, EVA(에틸렌 초산 비닐 공중합체) 등을 거쳐서 태양 전지 모듈을 봉입하는 백시트와의 접착면이 된다. 이 접착면은 기판이 노출하고 있는 것이 바람직하고, 투명 도전층의 도전질 부분이 잔류하고 있으면, 절연 특성이 저하하는 경우가 있다. 또한 이 때, 기판 상의 노출한 부분에 발생한 수 10㎛ 레벨의 미소한 상처나 홈이 기판의 주위의 변과 교차하는 방향으로 잔류하면, 태양 전지 패널 단부의 밀봉 부분으로부터 외부 습기의 침입이 있었을 경우에, 태양 전지 모듈 내부까지 습기가 침입하는 일이 있는 것이 판명되었다.
회전 숫돌 연마로 거칠게 깍고 블라스트 연마로 나머지 막을 제거함으로써, 생산 효율의 저하를 억제하면서, 상처나 홈의 형성을 억제하여 확실하게 막을 제거 할 수 있다. 그리하여, 태양 전지 모듈의 주연 영역의 EVA 등을 거친 백시트와의 접착 부분에 모세관 현상을 발생시키는 상처나 홈에 의해, 외부 습기가 태양 전지 모듈 내부에 침입하는 일이 없어진다. 즉, 장기 신뢰성을 저하시키지 않고, 태양 전지 모듈의 주위 영역의 연마를 적절하게 실행할 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법은 또한 (d) 상기 (c1) 공정의 후에 (c2) 공정을 실행하는 것과 (c2) 공정을 실행하지 않는 각각의 경우에 있어서, 제 1 변, 제 2 변, 제 3 변 및 제 4 변을 숫돌에 의해 생기는 연마 홈이 횡단하지 않도록 하면서, 기판의 주연부를 숫돌로 연마하는 공정을 구비해도 좋다.
숫돌은 동일 번수 혹은 더욱 가는 것으로 연마하는 것이 바람직하다. 기판의 각 변을 횡단하지 않도록 하면서 주연부를 마무리 연마하기 때문에, 태양 전지 패널의 단부로부터 태양 전지 모듈 내부를 향하는 상처나 홈을 따라 이동하여 기판의 단부로부터 외부의 습기가 침입하는 경로를 단절하는 것이 되어, 습기의 침입을 막을 수 있다. 즉, 태양 전지 모듈의 주연 영역의 EVA 등을 거친 백시트와의 접착 부분에 모세관 현상을 발생시키는 상처나 홈에 의해 외부 습기가 태양 전지 모듈 내부에 침입하는 일이 없어져, 장기 신뢰성을 보다 향상시키도록 태양 전지 모듈의 주위 영역의 연마를 적절하게 실행할 수 있다.
본 발명에 의해 태양 전지 모듈의 성능 저하를 억제하고, 장기 신뢰성을 저하시키지 않으며, 태양 전지 모듈의 홈 가공의 공정을 적절하게 실행하여, 홈 가공의 공정의 처리 시간을 단축하고, 태양 전지 모듈의 주위 영역의 연마를 적절하게 실행하며, 장기 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1a는 종래의 태양 전지 패널을 도시하는 평면도,
도 1b는 종래의 태양 전지 패널을 도시하는 단면도,
도 2는 본 발명의 태양 전지 패널의 실시형태의 구조를 도시하는 평면도,
도 3은 본 발명의 태양 전지 패널의 실시형태에 있어서의 태양 전지 모듈(6)의 구조를 도시하는 단면도,
도 4는 도 2 중의 A부를 확대한 개략도,
도 5는 본 발명의 태양 전지 패널의 실시형태에 있어서 주위 영역에 관한 도면,
도 6a는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시하는 단면도,
도 6b은 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시하는 단면도,
도 6c는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시하는 단면 도,
도 6d는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시하는 단면도,
도 6e는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시하는 단면도,
도 6f는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시하는 단면도,
도 6g은 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시하는 단면도,
도 6h는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시하는 단면도,
도 7a는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시한 개략도,
도 7b는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시한 개략도,
도 8a는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시한 개략도,
도 8b는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시한 개략도,
도 8c는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시한 개략 도,
도 8d는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시한 개략도,
도 9는 본 발명의 태양 전지 패널의 절연 홈의 가공 형태에 의한 성능 비교를 나타내는 표.
이하, 본 발명에 따른 태양 전지 패널 및 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태에 관해서, 첨부 도면을 참조해서 설명한다.
우선, 본 발명의 태양 전지 패널의 실시형태의 구성에 대해서 첨부 도면을 참조해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 태양 전지 패널의 실시형태에 따른 구조를 도시하는 평면도이다. 태양 전지 패널은 기판(1)과, 태양 전지 모듈(6)을 구비하고 있다.
기판(1)은 제 1 변(1a)과, 제 1 변(1a)과 대향하는 제 2 변(1b)과, 제 1 변(1a)과 제 2 변(1b) 사이의 제 3 변(1c)과, 제 3 변(1c)에 대향하는 제 4 변(1d)을 갖는다. 제 3 변(1c) 및 제 4 변(1d)은 제 1 변(1a)과 제 2 변(1b)을 잇는 변이다. 기판(1)은 투광성을 갖고 있고, 그 재료로서는 예를 들면 유리가 적합하다.
태양 전지 모듈(6)은 기판(1) 표면에 있어서 막이 없는 주위 영역(14)의 내측에 마련되어 있다. 태양 전지 모듈(6)은 복수의 태양 전지 발전 셀(5)(후술됨)을 구비하고, 태양 전지 모듈(6)의 단부의 내측에 마련된 X방향 절연 홈(15a)과, X 방향 절연 홈(15b)을 갖는다.
X방향 절연 홈(15a)은 제 1 변(1a)의 근방에서 제 1 변(1a)을 따르도록 마련되어 있다. X방향 절연 홈(15b)은 제 2 변(1b)의 근방에서 제 2 변(1b)을 따르도록 마련되어 있다. X방향 절연 홈(15a) 및 X방향 절연 홈(15b)은 깊이 방향에 관해서, 복수의 발전 셀(5)의 표면인 이면 전극층(4)으로부터 기판(1)의 표면을 향해 형성되어 있다. X방향 절연 홈(15a) 및 X방향 절연 홈(15b)은 기판(1)의 표면에 도달하고 있지만, 기판(1)의 강도를 확보하기 위해서 기판(1) 안까지 연장하지 않고 있는 것이 바람직하다. 한편, 길이 방향에 관해서, X방향 절연 홈(15a) 및 X방향 절연 홈(15b)은 X방향으로 연장하고 있다. X방향 절연 홈(15a, 15b)의 각각에 관해서, 한쪽의 단부는 제 3 변(1c)의 근방까지 연장하고, 다른쪽의 단부는 제 4 변(1d)의 근방까지 연장하고 있다. 양 단부는 기판(1)의 단부에 도달하고 있지 않다. X방향 절연 홈(15a, 15b)의 각각의 폭은 예를 들면 50㎛ 내지 100㎛이다.
도 3은 본 발명의 태양 전지 패널의 실시형태에 있어서 태양 전지 모듈(6)의 구조를 도시하는 단면도이고, 도 2 중의 선 XX에 따른 단면의 일부를 도시하고 있다. 복수의 태양 전지 발전 셀(5)은 기판(1) 상에 마련되고, 제 1 변(1a)을 따라 늘어서며, 서로 직렬로 접속되어 있다. 각 발전 셀(5)은 투명 도전층(2), 광전 변환층(3) 및 이면 전극층(4)을 포함하고 있다.
투명 도전층(2)은 기판(1) 상에 제막되어 있다. 투명 도전층(2)은 Y방향으로 연장하는 홈(10)에 의해 복수의 좁고 긴 형상의 태양 전지(5)의 각각에 대응하도록 분할되어 있다. 홈(10)은 깊이 방향에 관해서 투명 도전층(2)의 표면으로부터 기판(1)의 표면을 향해 형성되어 있다. 길이 방향에 관해서, 홈(10)은 제 1 변(1a) 및 제 2 변(1b)의 근방까지 연장하고, 기판(1)의 단부에 도달하고 있지 않다. 홈(10)의 폭은, 예를 들면 10㎛ 내지 50㎛이다.
광전 변환층(3)은 박막 실리콘의 p층, i층, n층을 적층한 것, 또는 이 적층한 것을 복수 적층한 탠덤형, 트리플형 태양 전지를 구성하고 있다. 광전 변환층(3)은 투명 도전층(2) 상에 마련되어 있다. 광전 변환층(3)은 홈(10)의 옆 근방에서 Y방향으로 연장하는 홈(11)에 의해 복수의 태양 전지(5)의 각각에 대응하도록 분할되어 있다. 홈(11)은 깊이 방향에 관해서 광전 변환층(3)의 표면으로부터 투명 도전층(2)의 표면을 향해 형성되어 있다.
이면 전극층(4)은 광전 변환층(3) 상에 마련되어 있다. 이면 전극층(4)은 홈(11)의 옆 근방에서 Y방향으로 연장하는 홈(12)에 의해 복수의 태양 전지(5)의 각각에 대응하도록 분할되어 있다. 홈(12)은 깊이 방향에 관해서 이면 전극층(4)의 표면으로부터 광전 변환층(3)의 표면을 향해 형성되어 있다.
도 4는 도 2 중의 A부를 확대한 개략도이다. X방향 절연 홈(15a)의 제 3 변 (1c)측의 단부는 기판(1)의 단부로부터 거리(d1)만큼 이격되어 있다. 도시되어 있지 않지만, X방향 절연 홈(15a)의 제 4 변(1d)측의 단부도 마찬가지로 기판(1)의 단부로부터 거리(d1)만큼 이격되어 있다. 도시되어 있지 않지만, X방향 절연 홈(15b)의 양 단부에 관해서도 마찬가지이다. 기판(1)의 양 단부로부터 거리(d1)만큼 이격되는 것에 의해, X방향 절연 홈[15(15a, 15b)]은 기판의 단부까지 도달하지 않는다. 그 결과, 태양 전지 패널의 단부로부터 외부 습기가 홈의 모세관 현상으로 태양 전지 모듈(6) 내부에 침입할 우려가 없어진다. 즉, X방향 절연 홈(15)으로부터의 습기 침입에 의한 태양 전지 발전 셀(5)의 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그것에 의해, 장기 신뢰성을 보다 향상시키도록 태양 전지 모듈의 단부에 있어서의 절연용의 홈 가공의 공정을 적절하게 실행하는 것이 가능해진다.
거리(d1)는 태양 전지 모듈(6)의 면적을 될 수 있는 한 크게 잡는다는 관점에서 10mm 이하가 바람직하다. 또한, 태양 전지 패널의 단부로부터 외부 습기가 침입하는 것을 억제하는 각종 비교 시험을 실시한 바, 주변 영역(14)에 있어서 EVA 등을 거친 백시트와의 건전한 접착 영역이 5mm 이상 있는 것이 바람직한 것이 판명되었다. 따라서, 거리(d1)는 5mm 이상이 바람직하다.
홈(10)의 제 1 변(1a) 측의 단부는 기판(1)의 단부로부터 거리(d2)만큼 이격되어 있다. 도시되어 있지 않지만, 홈(10)의 제 2 변(1b)측의 단부도 동일하게 기판(1)의 단부로부터 거리(d2)만큼 이격되어 있다. 기판(1)의 양 단부로부터 거리(d2)만큼 이격되는 것에 의해, 홈(10)은 기판(1)의 단부까지 도달하지 않는다. 그 결과, 그 홈으로부터 태양 전지(5)에 외부 습기가 침입할 우려가 없어진다. 즉, 홈(10)으로부터의 습기 침입에 의한 태양 전지 발전 셀(5)의 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그것에 의하여, 장기 신뢰성을 보다 향상시키도록 태양 전지 모듈의 홈 가공의 공정을 적절하게 실행하는 것이 가능해진다.
거리(d2)는 태양 전지 모듈(6)의 면적을 될 수 있는 한 크게 잡는다는 관점에서 10mm 이하가 바람직하다. 또한, 절연 홈(15a, 15b)에 관한 거리(d1)와 동일하게, 주변 영역(14)에 있어서의 EVA 등을 거친 백시트와의 건전한 접착 영역이 5mm 이상 있는 것이 바람직하다. 따라서, 거리(d2)는 5mm 이상이 바람직하다.
본 발명에서는 복수의 태양 전지 발전 셀(5)의 표면인 이면 전극층(4)으로부터 기판(1)의 표면으로 연장하고, 제 3 변(1c)의 근방에서 제 3 변(1c)을 따르는 홈 및 제 4 변(1d)의 근방에서 제 4 변(1d)을 따르는 Y방향 절연 홈이 없다.
도 9는 발명자들의 실험에 의해 얻어진 본 발명의 태양 전지 패널의 절연 홈의 가공 형태에 의한 성능 비교를 도시하는 표이다. 각 절연 홈에 관한 조건하에서 제작된 태양 전지 패널 10매가 준비되었다. 그들 태양 전지 패널의 발전 특성이 AM 1.5, 전천 일사 기준 태양광(1000W/m2)의 솔라 시뮬레이터(solar simulater)를 이용함으로써 확인되었다. X 및 Y방향의 태양 전지 패널의 전체 둘레 방향에 절연 홈이 있는 종래 공정에 의한 태양 전지 패널(도 1)의 계측값의 평균값을 100%로 한다. 그 경우의 비교 평가가 도 9에 도시되어 있다. 본 발명에 의한 X방향에만 절연 홈 가공한 태양 전지 패널(도 2)의 특성은 개방 전압(Voc), 단락 전류(Isc), 최대 출력(Pmax) 중 어느 것에 관해서도, 종래형의 태양 전지 패널(도 1)과의 사이에서 초기 성능의 차는 없었다.
한편, 비교예로서 Y방향에만 절연 홈 가공한 태양 전지 패널에서는, 종래 공정에 의한 태양 전지 패널과 비교해서, 특히 개방 전압(Voc)에서의 성능 저하가 보였다. 절연 홈 공정 이후에 태양 전지 주변 영역에서의 발전 셀(5)의 막의 연마가 실행될 때, Y방향에 관해서는 절연 홈 가공과 같은 절연 효과를 얻을 수 있다. 그 때문에, Y방향의 절연 홈 가공을 생략하는 것이 가능하다. 그러나, X방향에 관해서는, 주변 영역에서의 발전 셀(5)의 막의 연마시에 복수의 발전 셀(5)끼리의 직렬 접속 영역에 있어서, 이면 전극층(4)과 투명 도전층(2)이 단락을 발생하기 쉽다. 그 때문에, X방향의 절연 홈 가공을 생략하면 불량이 생긴다.
또한, 본 발명에 의한 태양 전지 패널(도 2)에 관해서, 옥외에서의 과혹한 조건을 모의한 확인 실험도 실행되었다. 미리, AM 1.5, 전천 일사 기준 태양광(1000W/m2)으로 20시간의 광 폭로를 실행하여, 성능의 안정화가 실시된다. 그 후, JISC8938에서 규정된 고온 고습 시험(온도 85℃, 습도 85%, 평가 시간 1000시간)이 실행되었다. 결과적으로, 성능에 변화가 없는 것이 확인되었다.
즉, Y방향 절연 홈을 마련하지 않아도, Y방향 절연 홈을 갖는 것과 동등한 초기 성능을 얻을 수 있었다. 따라서, 태양 전지 모듈의 성능 저하를 억제하면서, 태양 전지 모듈의 단부에 있어서 절연용의 홈 가공의 공정의 처리 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
도 5는 본 발명의 태양 전지 패널의 실시형태에 있어서의 주위 영역에 관한 도면이다. 주위 영역(14)은 기판에 제막된 태양 전지용의 막이 연마에 의해 제거된 영역이다. 주위 영역(14)의 막을 제거할 때에, 통상적으로는 회전 숫돌을 이용한 연마나 블라스트 연마(약 10㎛ 내지 50㎛ 입경의 알루미나 입자 등을 사용) 중 어느 하나의 방법이 실시된다. 그러나, 회전 숫돌 연마로는 제거하는 막의 막 두께의 제어가 곤란하다. 기판(1)까지 지나치게 깎으면 기판(1)의 강도가 저하한다. 반대로, 투명 도전층(2)이 남으면, EVA 등을 거친 백시트와 접합하는 접착 부분의 불량이나 잔류한 투명 도전층(2)을 경유한 절연 특성의 저하라는 불량이 발생하기 쉽다. 한편, 블라스트 연마에서는, 제거/비제거의 영역을 구분하는 마스킹이 번잡해서 어렵고, 제거하는 막이 두꺼울 때는 마스킹의 조기 소모나 변형이 일어나기 쉽게 된다.
본 발명에서는, 초기에 있어서는, 태양 전지 발전 셀(5)의 전체 적층 막 두께의 50% 이상을 차지하는 이면 전극층과 광전 변환층의 전부와 투명 도전층(2)의 일부의 거칠게 깎기가 회전 숫돌을 이용한 연마에 의해 실행된다. 또한, 나머지 막은 블라스트 연마에 의해 깎인다. 이로써, 연마의 정밀도 및 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 그리하여 기판(1)까지 지나치게 깎거나, 반대로 투명 도전층(2)의 잔류에 기인하는 불량을 방지할 수 있다. 그리하여, EVA 등을 거친 백시트와 기판(1) 사이의 접착이 균일하게 되어, 접착 강도가 있는 양호한 상태가 된다. 그 결과, 거기에서 태양 전지 발전 셀(5)에 외부 습기가 침입하는 것을 방지할 수 있고, 장기 신뢰성을 유지하는 것이 가능해진다.
도 5에 있어서, 주위 영역(14)의 막을 회전 숫돌 연마로만 또는 회전 숫돌 연마와 블라스트 연마의 조합으로 제거한 후, 또한 주위 영역(14)에 있어서 헤어라인 처리가 실행된다. 연마 방향(21)은 헤어라인 처리를 실행하는 대강의 위치 및 방향을 도시하고 있다. 헤어라인 처리는 태양 전지 모듈(6)을 덮는 EVA 등을 거친 백시트와 기판(1)의 접착성을 높이는 동시에, 태양 전지 패널의 단부의 변으로부터 주변 영역(14)을 횡단하여 태양 전지 모듈(6) 측으로 연장하는 연마에 의한 상처나 홈을 없애서 외부 습기의 침입을 단절하기 위해서 실행하는 접착면[주위 영역(14)] 의 마무리 공정이다.
주위 영역(14)의 막을 제거할 때까지의 공정에서, 어떠한 이유로 주위 영역(14)을 횡단하여 태양 전지 모듈(6) 측으로 연장하는 상처나 홈이 잔류하고 있으면, 모세관 현상에 의해 태양 전지 모듈(6) 내부에 외기로부터의 습기의 침입을 초래할 우려가 있다. 이 때문에, 최종 처리로서, 막을 제거한 후의 주위 영역(14)을 숫돌로 가볍게 연마하고, 헤어라인을 형성한다. 이로써, 상처나 홈이 잔류하고 있어도 그것들이 연마, 제거되고 또한 잔류한 상처나 홈에 있어서도 주변 영역(14)을 횡단하여 태양 전지 모듈(6) 측으로 연장하는 홈이 단절된다. 따라서, 기판(1)과 EVA 등을 거친 백시트와의 접착면의 밀착성과 봉입의 신뢰성을 지극히 높게 할 수 있다.
과잉 연마에 의해 깊은 헤어라인을 남기면, EVA 등과의 접착면의 밀착성이 나빠져서 역효과가 될 우려가 있다. 그 때문에, 헤어라인 처리에 이용하는 마무리 숫돌은, 부드러운 연마재가 바람직하다. 그러한 연마재로서는, 예컨대 탄화 규소계의 #400 내지 #1200 정도를 사용할 수 있다. 마무리 숫돌은, 회전 숫돌로서 경하중을 걸면서 주위 영역(14) 내를 자동 주행시켜도 좋다. 또는, 수작업이어도 좋다. 단, 기판(1)의 단부를 횡단하여 밖으로 향하지 않도록, 마무리 숫돌을 연마 방향(21)과 같이 움직이도록 한다. 이렇게, 주위 영역(14)으로부터 초과하여 나오지 않게 연마함으로써, 상처나 홈이 남았다고 하여도 기판(1)의 단부까지 도달해 있지 않다. 그 결과, 그 홈으로부터 태양 전지(5)에 외부 습기가 침입할 우려가 없어진다. 즉, 상처나 홈으로부터의 습기에 의한 태양 전지 발전 셀(5)의 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그것에 의해, EVA 등을 거친 백시트와의 접착성을 향상시키면서, 장기 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.
다음에, 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태에 대해서 설명한다. 여기에서는, 기판(1)으로서의 유리 기판 상에 태양 전지 발전 셀(5)로서 단층 아모퍼스 실리콘 박막 태양 전지를 이용한 예에 관해서 설명한다. 도 6a 내지 도 6h, 도 7a, 도 7b, 도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 태양 전지 패널의 제조 방법의 실시형태를 도시하는 도면이다.
(1) 도 6a :
기판(1)으로서, 소다 플로트 유리 기판(1.4m×1.1m×판두께:4mm)이 사용된다. 기판 단면은 파손 방지를 위해 코너 모따기나 R모따기 가공되어 있는 것이 바람직하다.
(2) 도 6b :
투명 도전층(2)으로서, 산화 주석막(SnO2)을 주성분으로 하는 투명 전극막이 이용된다. 예를 들면, 열 CVD 장치를 이용하는 것에 의해, 막 두께 약 500nm 내지 800nm의 투명 전극막이 약 500℃의 조건하에서 제막된다. 이 때, 투명 전극막의 표면에는 적당한 요철을 갖는 텍스처가 형성된다. 투명 도전층(2)으로서, 투명 전극막에 더하여, 기판(1)과 투명 전극막 사이에 알카리 배리어막(도시되지 않음)이 형성되어도 좋다. 알카리 배리어 막으로서는, 예컨대 열 CVD 장치를 이용하여 약 500℃의 조건하에서 형성되는 막 두께 50nm 내지 150nm의 산화 실리콘 막(SiO2)이 이용된다.
(3) 도 6c :
그 후, 기판(1)이 X-Y테이블에 설치된다. 그리고, 레이저 다이오드 여기 YAG 레이저의 제 1 고조파(1064nm)가 도면 중의 화살표로 표시되는 것과 같이 투명 전극막의 막면측으로부터 입사된다. 펄스 발진 주파수는 5kHz 내지 20kHz로 설정되고, 레이저 파워는 가공 속도에 적절하게 되도록 조정된다. 투명 전극막은 발전 셀(5)의 직렬 접속 방향에 대하여 수직한 방향으로 홈(10)이 형성되도록, 폭 약 6mm 내지 10mm의 좁고 긴 형상으로 레이저 에칭된다. 기판(1)의 단부보다 5mm 내지 10mm의 위치에서 레이저 에칭은 종료한다. 그 에칭의 종료는 레이저 광의 정지이어도 좋다. 또는, 간이하게는 기판(1)의 비 레이저 에칭 영역에 금속성의 마스킹 판을 설치하는 것에 의해 대응하는 것도 가능하다. 기판(1)의 단부보다 5mm 내지 10mm의 위치에서 에칭을 종료시키는 것은, 태양 전지 패널 단부로부터의 태양 전지 모듈(6) 내부로의 외부 습기 침입을 억제하는 것에 유효하다.
(4) 도 6d:
플라즈마 CVD 장치를 이용하는 것에 의해, 감압 분위기(30Pa 내지 150Pa), 약 200℃의 조건하에서 광전 변환층(3)이 형성된다. 광전 변환층(3)으로서, 아모퍼스 실리콘 박막으로 이루어지는 p층막/i층막/n층막이 순서대로 제막된다. 광전 변환층(3)은 SiH4 가스와 H2 가스를 주원료로 투명 도전층(2) 상에 제막된다. 태양광이 입사하는 측으로부터 p층, i층, n층이 이 순서대로 적층된다. 본 실시형태에 있어서, p층은 B 도핑한 아모퍼스 SiC를 주로 하고, 그 막 두께는 10nm 내지 30nm이다. i층은 아모퍼스 Si를 주로 하고, 그 막 두께는 250nm 내지 350nm이다. n층은 p 도핑한 미결정 Si를 주로 하고, 그 막 두께는 30nm 내지 50nm이다. 또한, p층막과 i층막 사이에는 계면 특성의 향상을 위해 버퍼층이 마련되어도 좋다.
(5) 도 6e :
기판(1)이 X-Y테이블에 설치된다. 그리고, 레이저 다이오드 여기 YAG 레이저의 제 2 고조파(532nm)가 도면 중의 화살표로 표시되는 것과 같이, 광전 변환층(3)의 막면측으로부터 입사된다. 펄스 발진 주파수는 10kHz 내지 20kHz로 설정되고, 레이저 파워는 가공 속도에 적절하게 되도록 조정된다. 투명 도전층(2)의 레이저 에칭 라인의 약 100㎛ 내지 150㎛ 가로측에 있어서, 홈(11)이 형성되도록 레이저 에칭이 실행된다.
(6) 도 6f :
이면 전극층(4)으로서 Aｇ막/Ti막이 스퍼터링 장치에 의해 감압 분위기, 약 150℃의 조건에서 순서대로 제막된다. 이면 전극층(4)으로서, Aｇ막(200nm 내지 500nm) 및 이것을 보호하는 것으로서 부식 방지 효과가 높은 Ti막(10nm 내지 20nm)이 이 순서대로 적층된다. n층과 이면 전극층(4)의 접촉 저항 저감과 광반사 향상을 목적으로, 광전 변환층(3)과 이면 전극층(4) 사이에 GZO(Ga 도핑 ZnO막)가 마련되어도 좋다. 예를 들면, 스퍼터링 장치를 이용하는 것에 의해, 막 두께 50nm 내지 100nm의 GZO가 제막된다.
(7) 도 6g :
기판(1)이 X-Y테이블에 설치된다. 그리고, 레이저 다이오드 여기 YAG 레이저의 제 2 고조파(532nm)가 도면 중의 화살표로 표시되는 것과 같이 기판(1)측으로부터 입사된다. 레이저 광은 광전 변환층(3)에서 흡수된다. 이 때 발생하는 높은 가스 증기압에 의해, 이면 전극층(4)은 폭열(瀑裂)해서 제거된다. 펄스 발진 주파수는 1kHz 내지 10kHz로 설정되고, 레이저 파워는 가공 속도에 적절하게 되도록 조정된다. 투명 도전층(2)의 레이저 에칭 라인의 약 250㎛ 내지 400㎛ 가로측에 있어서, 홈(12)이 형성되도록 레이저 에칭이 실행된다.
(8) 도 6h :
발전 영역이 구분되고, 기판 단부 주변의 막 단부에 있어서 레이저 에칭에 의한 직렬 접속 부분이 단락하기 쉬운 영향이 제거된다. 구체적으로는, 기판(1)이 X-Y테이블에 설치된다. 레이저 다이오드 여기 YAG 레이저의 제 2 고조파(532nm)가 기판(1)측으로부터 입사된다. 레이저 광은 투명 도전층(2)과 광전 변환층(3)에서 흡수된다. 이 때 발생하는 높은 가스 증기압에 의해, 이면 전극층(4)이 폭열해서 제거된다. 펄스 발진 주파수는 1kHz 내지 10kHz로 설정되고, 레이저 파워는 가공 속도에 적절하게 되도록 조정된다. 기판(1)의 단부로부터 5mm 내지 15mm의 위치에 있어서, X방향 절연 홈(15)이 형성되도록 레이저 에칭이 실행된다. 이 때, Y방향 절연 홈은 형성되지 않는다. 기판(1)의 단부보다 5mm 내지 10mm의 위치에서 레이저 에칭은 종료한다. 그 에칭의 종료는 레이저 광의 정지이어도 좋다. 또는, 간이하게는 기판(1)의 비레이저 에칭 영역에 금속성의 마스킹판을 설치하는 것에 의해 대응하는 것도 가능하다. 기판(1)의 단부보다 5mm 내지 10mm의 위치에서 에칭을 종료시키는 것은, 태양 전지 패널 단부로부터의 태양 전지 모듈(6) 내부로의 외부 습기 침입을 억제하는 것에 유효하다.
(9) 도 7a:
기판(1) 주변[주위 영역(14)]의 적층 막은 단차가 있는 동시에 박리하기 쉽다. 후속 공정의 EVA 등을 거친 백시트와의 건재한 접착면을 확보하기 위해서, 이 막이 제거된다. 우선, 기판의 단부로부터 5mm 내지 15mm의 영역에 있어서, 상술의 도 6h에서 도시된 공정에서 마련된 절연 홈(15)보다도 기판 단부측에 있어서의 이면 전극층(4)/광전 변환층(3)/투명 도전층(2)에 대하여, 초기의 거칠게 깎기가 실행된다. 초기의 거칠게 깎기는 회전 숫돌을 이용한 연마에 의해 실현된다. 초기에 있어서는, 태양 전지 발전 셀(5)의 전체 적층 막 두께의 50% 이상을 차지하는 이면 전극층(4)과 광전 변환층(3)의 전부와 투명 도전층(2)의 일부가 회전 숫돌 연마에 의해 깎인다. 그 거칠게 깎기 종료후, 나머지가 블라스트 연마로 제거된다. 다음에, 폭 3mm 내지 5mm의 #800 탄화규소계 연마재에 의한 회전 숫돌을 이용하여, 마무리 연마(헤어라인 처리)가 실행된다. 이 처리에 의해, 잔류한 상처나 홈에 있어서도 주변 영역(14)을 횡단하여 태양 전지 모듈(6) 측으로 연장하는 홈이 단절된다. 연마 부스러기나 연마 입자는 기판(1)을 세정 처리함으로써 제거된다.
(10) 도 7b :
단자 상자 설치 부분에 있어서, 백시트에 개구 관통창이 마련되고, 집전판이 뽑아내어 진다. 이 개구 관통창 부분에는 절연재가 복수층 설치된다. 이로써, 외부로부터의 습기 등의 침입이 억제된다. 직렬로 늘어선 한쪽 단부의 태양 전지 발전 셀(5)과, 다른쪽 단부의 태양 전지 발전 셀(5)로부터 동박을 이용하는 것에 의해 집전된다. 이와 같이, 태양 전지 패널 뒷편의 단자 상자 부분으로부터 전력이 뽑아내어 지도록 처리된다. 동박에 관해서, 각 부분과의 단락을 방지하기 위해서, 동박 폭보다 넓은 절연 시트가 배치된다. 집전용 동박 등이 소정 위치에 배치된 후에, 태양 전지 모듈(6)의 전체가 덮여진다. 기판(1)으로부터 초과하여 나오지 않도록 EVA(에틸렌 초산 비닐 공중합체) 등에 의한 충전재 시트가 배치된다. EVA 상에 방수 효과가 높은 백시트가 설치된다. 백시트는, 예컨대 방수 방습 효과가 높은 PET시트/AL박/PET시트의 3층 구조로 이루어진다. 그 후, 라미네이터를 이용하는 것에 의해, 감압 분위기에서 내부의 탈기(脫氣)가 실행된다. 그리고, 약 150℃ 내지 160℃의 조건하에서 프레스가 실행되고, EVA 가교에 의해 밀착이 얻어진다.
(11) 도 8a :
태양 전지 모듈(6)의 뒷편에 단자 상자가 접착제로 부착된다.
(12) 도 8b :
동박과 단자 상자의 출력 케이블이 핸더 등으로 접속된다. 또한, 단자 상자내부가 밀봉제(포팅제)로 충전되고 밀폐된다. 이것으로서 태양 전지 패널이 완성된다.
(13) 도 8c :
X 및 Y방향의 태양 전지 패널의 전체 둘레 방향에 절연 홈이 있는 종래 공정에 의한 태양 전지 패널(도 1)과의 비교가 실행된다. 그것을 위해, 도 8b까지의 공정에서 형성된 태양 전지 패널에 관해서, 발전 검사 및 소정의 성능 시험이 실행 된다. 발전 검사는 AM 1.5, 전천 일사 기준 태양광(1000W/m2)의 조건하에서 솔라 시뮬레이터를 이용하는 것에 의해 실행된다.
(14) 도 8d :
발전 검사(도 8c)에 전후하여 소정의 성능 시험이 실행된다.
(ⅰ) 절연 검사 :
라미네이트된 태양 전지 패널의 출력 단자와 기판 단면이나 백시트 등 도전 부분과의 사이에 DC:1000V의 부하가 인가된다. 그리고, 저항값이 100MΩ 이상으로 되는 것이 확인된다.
(ⅱ) 내전압 검사
라미네이트된 태양 전지 패널의 출력 단자와 기판 단면이나 백시트 등 도전 부분과의 사이에 DC:3800V(또는 2200V)의 부하가 1분간 인가된다. 그리고, 절연 파괴가 없는 것이 확인된다.
(ⅲ) 고온 고습 시험
제조 방법을 변경한 것에 의한 구조와 제조 조건이 적절한 것의 최종 확인이 실행된다. 구체적으로는, 옥외에서의 과혹(過酷) 조건을 모의하고, JIS C8938을 따라, 20시간의 광폭로 처리에 의해 미리 성능이 안정화된다. 그 후, 고온 고습 조건(온도 85℃, 습도 85%) 하에서 소정의 평가 시간(1000시간)에서 성능에 변화가 없는 것이 확인된다. 외관 변화가 없고, 초기 성능값의 95% 이상이 확보되어, 성능에 변화가 없는 것이 확인된다.
상기 제조 방법에 의해, 본 발명을 이용한 제품인 태양 전지 패널이 제조된다. 그리고, 그 특성이 종래의 공정에 의한 것과 다르지 않은 것이 확인되었다. 또한, 고온 고습 시험(장기 신뢰성 확인 시험)에서는 또한 평가 시간을 연장시켜도 외관 변화가 보이지 않고, 종래의 공정보다 신뢰성이 향상하고 있는 것이 확인되었다.
본 발명에 의하면, 기판(1)의 양변[제 1 변(1a) 및 제 2 변(1b)]보다도 앞에 홈(10)의 양 단부가 마련된다. 그 결과, 홈(10)으로부터 태양 전지 발전 셀(5)로 외부 습기가 침입할 우려가 없어진다. 그리고, 상처나 홈으로부터의 습기 침입에 의한 태양 전지 발전 셀(5)의 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 장기 신뢰성을 보다 향상시키도록 태양 전지 모듈의 홈 가공의 공정을 적절하게 실행하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의하면, X방향 절연 홈(15)은 마련되지만, Y방향 절연 홈은 마련되지 않는다. 따라서, 홈 가공의 프로세스를 단축해 처리 시간을 단축할 수 있다. 본 발명자의 실험에 의하면, 그 경우에서도 태양 전지 모듈의 특성이 전혀 변하지 않는 것이 밝혀지고 있다. 즉, 태양 전지 모듈의 성능을 저하시키는 일없이, 태양 전지 모듈의 단부의 홈 가공의 공정에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있다. 그 결과 생산성이 향상한다.
본 발명에 의하면, 기판(1)의 양변[제 1 변(1a) 및 제 2 변(1b)]에 도달하지 않도록 홈(10)의 양 단부가 마련된다. 그 결과, 홈(10)으로부터 태양 전지 발전 셀(5)로 외부 습기가 침입할 우려가 없어진다. 그리고, 홈으로부터의 습기 침입에 의한 태양 전지 발전 셀(5)의 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 장기 신뢰성을 보다 향상시키도록 태양 전지 모듈의 홈 가공의 공정을 적절하게 실행하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의하면, 기판(1)의 양변[제 3 변(1c) 및 제 4 변(1d)]에 도달하지 않도록 X방향 절연 홈(15)의 양 단부가 마련된다. 그 결과, X방향 절연 홈(15)으로부터 태양 전지 발전 셀(5)로 외부 습기가 침입할 우려가 없어진다. 그리고, 홈으로부터의 습기 침입에 의한 태양 전지 발전 셀(5)의 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 장기 신뢰성을 보다 향상시키도록 태양 전지 모듈의 홈 가공의 공정을 적절하게 실행하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이 3개의 단계로 나누어 다른 방법으로 주위 영역(14)의 연마가 실행된다. 그 결과, 주위 영역(14)에 상처나 홈이 남지 않도록 하면서, 주위 영역(14)의 막을 확실하게 제거할 수 있다. 그리하여, 장기 신뢰성을 저하시키지 않고, 태양 전지 모듈의 주위 영역의 연마를 적절하게 실행하는 것이 가능해진다.
상기 실시형태에 있어서는, 광전 변환층(3)으로서 아모퍼스 실리콘 박막이 이용되었다. 본 발명은 미결정 실리콘 태양 전지 및 아모퍼스 실리콘 태양 전지와 미결정 실리콘 태양 전지를 각 1층 내지 복수층에 적층시킨 탠덤형 태양 전지와 같은 것 외의 종류의 박막 태양 전지에도 마찬가지로 적용가능하다. 또한 본 발명은 금속 기판 등의 위에 이면 전극(광입사와 반대라는 의미에서 이면이라고 함)이 형성되고, 그 위에 광전 변환층 및 광입사측 투명 도전층이 형성된 타입의 태양 전지 에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
Claims (14)
- 태양 전지 패널에 있어서,제 1 변과, 상기 제 1 변과 대향하는 제 2 변과, 상기 제 1 변과 상기 제 2 변 사이의 제 3 변과, 상기 제 3 변에 대향하는 제 4 변을 갖는 투광성의 기판과,상기 기판 상에 마련되고, 상기 제 3 변을 따라 연장되는 동시에 상기 제 1 변을 따라 늘어서며, 서로 직렬로 접속된 복수의 발전 셀을 구비하고,상기 기판의 주연부에 있어서의 상기 복수의 발전 셀이 제거되어 상기 기판이 노출되고, 상기 기판이 노출된 면이 상기 복수의 발전 셀을 밀봉하는 시트재의 접착면이 되며,상기 복수의 발전 셀의 각각은 상기 기판 상에 순서대로 형성된 투명 도전층과 광전 변환층과 이면 전극층을 갖고,상기 복수의 발전 셀은, 상기 제 1 변의 근방에서 상기 제 1 변을 따르는 절연 홈이 되는 제 1 홈과, 상기 제 2 변의 근방에서 상기 제 2 변을 따르는 절연 홈이 되는 제 2 홈을 갖고, 상기 제 3 변의 근방에서 상기 제 3 변을 따르는 절연 홈 및 상기 제 4 변의 근방에서 상기 제 4 변을 따르는 절연 홈을 갖지 않으며,상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈은 상기 복수의 발전 셀의 표면인 상기 이면 전극층으로부터 상기 기판의 표면을 향해 형성되고, 상기 기판의 단부에 도달하지 않도록 상기 제 3 변 및 제 4 변의 근방까지 연장되는태양 전지 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈의 단부는 상기 기판의 단부로부터 5mm 이상 10mm 이하의 거리만큼 이격되어 있는태양 전지 패널.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 복수의 발전 셀은 상기 기판 상에 제막(製膜)되는 제 1 막을 구비하고,상기 제 1 막은 상기 제 1 변 및 상기 제 2 변의 방향과는 상이한 방향으로 연장하는 제 3 홈을 갖고,상기 제 3 홈은 상기 제 1 막의 표면으로부터 상기 기판의 표면을 향해 형성되고, 상기 기판의 단부에 도달하지 않도록 상기 제 1 변 및 제 2 변의 근방까지 연장하는태양 전지 패널.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 3 홈의 단부는 상기 기판의 단부로부터 5mm 이상 10mm 이하의 거리만큼 이격되어 있는태양 전지 패널.
- 태양 전지 패널의 제조 방법에 있어서,(a) 제 1 변과, 상기 제 1 변과 대향하는 제 2 변과, 상기 제 1 변과 상기 제 2 변 사이의 제 3 변과, 상기 제 3 변에 대향하는 제 4 변을 갖는 기판 상에 복수의 발전 셀을 형성하는 공정으로서,상기 복수의 발전 셀은 상기 제 3 변을 따라 연장되는 동시에 상기 제 1 변을 따라 늘어서고, 서로 직렬로 접속되며, 상기 복수의 발전 셀의 각각은 상기 기판 상에 순서대로 형성된 투명 도전층과 광전 변환층과 이면 전극층을 갖는, 상기 복수의 발전 셀을 형성하는 공정과,(b) 상기 제 1 변의 근방에서 상기 제 1 변을 따르는 절연 홈이 되는 제 1 홈과, 상기 제 2 변의 근방에서 상기 제 2 변을 따르는 절연 홈이 되는 제 2 홈을 형성하는 공정과,(c) 상기 기판 상에 적층된 상기 복수의 발전 셀을 시트재를 이용하여 밀봉할 때에, 상기 기판의 주연부에 있어서의 상기 복수의 발전 셀용의 막의 일부를 제거하여 노출된 면을 상기 시트재의 접착면으로 하는 공정을 구비하고,상기 제 3 변의 근방에서 상기 제 3 변을 따르는 절연 홈 및 상기 제 4 변의 근방에서 상기 제 4 변을 따르는 절연 홈은 형성되지 않으며,상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈은 상기 복수의 발전 셀의 표면인 상기 이면 전극층으로부터 상기 기판의 표면을 향해 형성되고, 상기 기판의 단부에 도달하지 않도록 상기 제 3 변 및 제 4 변의 근방까지 연장되는태양 전지 패널의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 (b) 공정은,(b1) 상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈의 단부가 상기 기판의 단부로부터 5mm 이상 10mm 이하의 거리만큼 이격되도록 상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈을 형성하는 공정을 구비하는태양 전지 패널의 제조 방법.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,상기 (a) 공정은,(a1) 상기 기판에 투명 도전층을 형성하는 공정과,(a2) 상기 투명 도전층에 상기 제 1 변 및 상기 제 2 변의 방향과는 상이한 방향으로 연장하는 제 3 홈을 형성하는 공정을 구비하고,상기 제 3 홈은 상기 투명 도전층의 표면으로부터 상기 기판의 표면을 향해 형성되고, 상기 기판의 단부에 도달하지 않도록 상기 제 1 변 및 제 2 변의 근방까지 연장되는태양 전지 패널의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 (a2) 공정은,(a21) 상기 제 3 홈의 단부가 상기 기판의 단부로부터 5mm 이상 10mm 이하의 거리만큼 이격되도록 상기 제 3 홈을 형성하는 공정을 포함하는태양 전지 패널의 제조 방법.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,상기 (c) 공정은,(c1) 상기 기판의 주연부에 있어서 상기 복수의 발전 셀용의 막을 회전 숫돌 연마로 깎는 공정과,(c2) 상기 (c1) 공정 이후에, 상기 기판의 주연부에 있어서 상기 복수의 발전 셀용의 막을 블라스트 연마로 깎는 공정을 구비하는태양 전지 패널의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 (c) 공정은,(c1) 상기 기판의 주연부에 있어서 상기 복수의 발전 셀용의 막을 회전 숫돌 연마로 깎는 공정과,(c2) 상기 (c1) 공정 이후에, 상기 기판의 주연부에 있어서 상기 복수의 발전 셀용의 막을 블라스트 연마로 깎는 공정을 구비하는태양 전지 패널의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 (c) 공정은,(c1) 상기 기판의 주연부에 있어서 상기 복수의 발전 셀용의 막을 회전 숫돌 연마로 깎는 공정과,(c2) 상기 (c1) 공정 이후에, 상기 기판의 주연부에 있어서 상기 복수의 발전 셀용의 막을 블라스트 연마로 깎는 공정을 구비하는태양 전지 패널의 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서,(d) 상기 (c1) 공정 이후에, 상기 (c2) 공정을 행하는 것과 상기 (c2) 공정을 행하지 않는 각각의 경우에 있어서, 상기 제 1 변, 상기 제 2 변, 상기 제 3 변 및 상기 제 4 변을 숫돌에 의해 생기는 연마 홈이 횡단하지 않도록 하면서, 상기 기판의 주연부를 상기 숫돌로 연마하는 공정을 더 구비하는태양 전지 패널의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,(d) 상기 (c1) 공정 이후에, 상기 (c2) 공정을 행하는 것과 상기 (c2) 공정을 행하지 않는 각각의 경우에 있어서, 상기 제 1 변, 상기 제 2 변, 상기 제 3 변 및 상기 제 4 변을 숫돌에 의해 생기는 연마 홈이 횡단하지 않도록 하면서, 상기 기판의 주연부를 상기 숫돌로 연마하는 공정을 더 구비하는태양 전지 패널의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,(d) 상기 (c1) 공정 이후에, 상기 (c2) 공정을 행하는 것과 상기 (c2) 공정을 행하지 않는 각각의 경우에 있어서, 상기 제 1 변, 상기 제 2 변, 상기 제 3 변 및 상기 제 4 변을 숫돌에 의해 생기는 연마 홈이 횡단하지 않도록 하면서, 상기 기판의 주연부를 상기 숫돌로 연마하는 공정을 더 구비하는태양 전지 패널의 제조 방법.
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