KR20100125462A - 박막 태양전지 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
외부 접속 단자의 접속 신뢰성의 향상과 접속 저항의 저감을 도모할 수 있는 박막 태양전지 모듈 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명과 관련되는 박막 태양전지 모듈 １은, 절연성의 투명 기판 １０과 태양전지 셀 ５１과 외부 접속 단자 ５２를 구비한다. 태양전지 셀 ５１은, 투명 전극층 １１과 반도체층 １３과 이면 전극층 １２를 포함한다. 외부 접속 단자 ５２는, 투명 전극층 １１의 표면에 형성되고 단일의 금속재료층으로 된 접속층 １８과 접속층 １８에 적층된 단자층 １９을 포함하고, 태양전지 셀 ５１에 인접해서 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 해당 접속층 １８이 반도체 재료를 포함해 구성되어 있는 경우와 비교하여, 투명 전극층 １１과 단자층 １９ 사이의 밀착성을 높일 수 있는 것과 동시에, 투명 전극층 １１과 단자층 １９ 사이의 접촉 저항의 저감을 도모할 수 있다.
본 발명과 관련되는 박막 태양전지 모듈 １은, 절연성의 투명 기판 １０과 태양전지 셀 ５１과 외부 접속 단자 ５２를 구비한다. 태양전지 셀 ５１은, 투명 전극층 １１과 반도체층 １３과 이면 전극층 １２를 포함한다. 외부 접속 단자 ５２는, 투명 전극층 １１의 표면에 형성되고 단일의 금속재료층으로 된 접속층 １８과 접속층 １８에 적층된 단자층 １９을 포함하고, 태양전지 셀 ５１에 인접해서 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 해당 접속층 １８이 반도체 재료를 포함해 구성되어 있는 경우와 비교하여, 투명 전극층 １１과 단자층 １９ 사이의 밀착성을 높일 수 있는 것과 동시에, 투명 전극층 １１과 단자층 １９ 사이의 접촉 저항의 저감을 도모할 수 있다.
Description
본 발명은, 외부 접속 단자를 가지는 박막 태양전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
박막 태양전지 모듈은, 투광성 기판상에 제작된 복수의 태양전지 셀의 집적체이다. 태양전지 셀은, 투광성 기판상에 형성된 투명 도전성 산화물로 구성된 제１ 전극층과 이 제１ 전극층 위에 형성된 아몰퍼스(amorphous) 실리콘 등으로 된 반도체층과 이 반도체층 위에 형성된 금속 등으로 된 제２ 전극층(이면 전극)에 의해서 구성된다(특허 문헌１, ２참조).
제１ 전극층, 반도체층 및 제２ 전극층은, ＣＶＤ법이나 스패터링법 등의 기상 성장법에 의해 형성된다. 각 층의 형성 후에는, 소자를 복수의 셀로 분리하기 위해서 각 층을 투광성 기판의 면상에서 레이저 스크라이브 하고, 또한 서로 이웃이 되는 태양전지 셀을 직렬(또는 병렬)로 접속한다. 그 후, 각 층의 전체 면을 수지 충전(充塡)재 등으로 봉지(封止)하는 것으로써, 박막 태양전지 모듈을 구성하고 있다.
이러한 박막 태양전지 모듈은, 투광성 기판상에, 태양전지 셀에서 발전된 전압을 외부에 꺼내기 위한 외부 접속 단자를 갖추고 있다. 외부 접속 단자는, 태양전지 셀내의 가장 전위차가 커지는 정부의 전극 부분에 각각 형성된다. 이러한 외부 접속 단자는, 태양전지 셀의 형성 공정에 대해서 이용되는 박막 재료의 성막, 및 패터닝을 거쳐 형성되는 것이 일반적이다.
이로 인해, 특허 문헌１, ２에는, 제１ 전극층, 반도체층 및 제２ 전극층의 형성 후, 제１ 전극층의 표면에 이르는 깊이로 제２ 전극층 및 반도체층을 레이저 스크라이브 하고 리드 접속홈을 간격을 두어 복수개 형성하는 공정과, 이들 복수개의 리드 접속홈을 넘어 땜납 범프를 형성하는 공정과, 리드 접속홈 위에 상기 땜납 범프를 통해 리드 선을 접합하는 공정을 거쳐, 외부 접속용 리드 설치 부분을 제작하는 방법이 기재되어 있다.
특허 문헌１, ２ 기재의 방법에서는, 리드 접속홈은 각각, 제１ 전극층과 반도체층과 제２ 전극층로 구성된 적층막에 대해서, 제２ 전극층으로부터 제１ 전극층의 표면에 이르는 깊이로 형성되고 있다. 이것에 의해, 이들 리드 접속홈 사이에 형성되는 구조체는 어느 것이나 반도체층과 제２ 전극층의 적층체가 된다.
그렇지만, 반도체층은, 금속층이나 도전성 산화물층 등과의 밀착성이 비교적 낮다고 하는 특성을 가지고 있다. 따라서, 특허 문헌１, ２ 기재의 구성에 있어서, 리드 접속홈의 사이에 형성되는 구조체가 반도체층과 제２ 전극층의 적층 구조이기 때문에, 외부 접속 단자의 접속 신뢰성을 향상시키는 것이 곤란하다. 또, 어느 구조체에도 반도체층이 포함되어 있기 때문에, 외부 접속 단자의 접속 저항의 저감을 도모하는 것이 어렵다고 하는 문제도 있다.
이상과 같은 사정을 고려하여, 본 발명의 목적은, 외부 접속 단자의 접속 신뢰성의 향상과 접속 저항의 저감을 도모할 수 있는 박막 태양전지 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 형태와 관련되는 박막 태양전지 모듈은, 절연성의 투명 기판과 태양전지 셀과 외부 접속 단자를 구비한다. 상기 태양전지 셀은, 상기 투명 기판의 표면에 형성된 제1 전극층과, 상기 제1 전극층의 표면에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층의 표면에 형성된 제2 전극층을 포함한다. 상기 외부 접속 단자는, 상기 제1 전극층의 표면에 형성되어 단일의 금속재료층으로 된 접속층과, 상기 접속층에 적층된 단자층을 포함하고, 상기 태양전지 셀에 인접해서 배치되어 있다.
한편, 본 발명의 한 형태와 관련되는 박막 태양전지 모듈의 제조 방법은, 절연성의 투명 기판 위에 제1 전극층을 형성하는 것을 포함한다. 상기 제1 전극층 위에 반도체층이 형성된다. 상기 반도체층에 상기 제1 전극층의 표면에 이르는 깊이의 제1 접속홈이 형성된다. 상기 제1 접속홈을 포함한 상기 반도체층 위에 제2 전극층이 형성된다. 상기 제1 접속홈에 충전(充塡)된 상기 제2 전극층을 사이에 두도록, 상기 제2 전극층에 상기 제1 전극층의 표면에 이르는 깊이의 한 쌍의 제2 접속홈이 형성된다. 상기 한 쌍의 제2 접속홈에 끼워진 상기 제2 전극층의 영역에 도전재료가 적층된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 박막 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하는 각 공정의 주요부 단면도이다.
도 2의 (Ａ)는 도 1(Ａ)에 나타낸 공정을 나타내는 평면도, (Ｂ) 및 (Ｃ)는 각각, (Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선 및 ［Ｃ］－［Ｃ］선 방향 단면도이다.
도 3의 (Ａ)는 도 1(Ｃ)에 나타낸 공정을 나타내는 평면도, (Ｂ), (Ｃ) 및 (Ｄ)는, 각각, (Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선,［Ｃ］－［Ｃ］선 및 ［Ｄ］－［Ｄ］선 방향 단면도이다.
도 4의 (Ａ)는 도 1(Ｅ)에 나타낸 공정을 나타내는 평면도, (Ｂ), (Ｃ), (Ｄ) 및 (Ｅ)는, 각각, (Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선,［Ｃ］－［Ｃ］선,［Ｄ］－［Ｄ］선 및 ［Ｅ］－［Ｅ］선 방향 단면도이다.
도 5의 (Ａ)는 투명 기판의 장(長)변측 주변 영역에 각각 형성된 절연 분리홈(제2 분리홈)을 나타내는 평면도, (Ｂ), (Ｃ), (Ｄ) 및 (Ｅ)는, 각각, (Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선,［Ｃ］－［Ｃ］선,［Ｄ］－［Ｄ］선 및 ［Ｅ］－［Ｅ］선 방향 단면도이다.
도 6의 (Ａ)는 도 1(Ｆ)의 평면도, (Ｂ) 및 (Ｃ)는, 각각, (Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선 및 ［Ｃ］－［Ｃ］선 방향 단면도이다.
도 7은 도 1(Ｇ)의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 박막 태양전지 모듈의 외부 접속 단자의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 박막 태양전지 모듈의 외부 접속 단자의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2의 (Ａ)는 도 1(Ａ)에 나타낸 공정을 나타내는 평면도, (Ｂ) 및 (Ｃ)는 각각, (Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선 및 ［Ｃ］－［Ｃ］선 방향 단면도이다.
도 3의 (Ａ)는 도 1(Ｃ)에 나타낸 공정을 나타내는 평면도, (Ｂ), (Ｃ) 및 (Ｄ)는, 각각, (Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선,［Ｃ］－［Ｃ］선 및 ［Ｄ］－［Ｄ］선 방향 단면도이다.
도 4의 (Ａ)는 도 1(Ｅ)에 나타낸 공정을 나타내는 평면도, (Ｂ), (Ｃ), (Ｄ) 및 (Ｅ)는, 각각, (Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선,［Ｃ］－［Ｃ］선,［Ｄ］－［Ｄ］선 및 ［Ｅ］－［Ｅ］선 방향 단면도이다.
도 5의 (Ａ)는 투명 기판의 장(長)변측 주변 영역에 각각 형성된 절연 분리홈(제2 분리홈)을 나타내는 평면도, (Ｂ), (Ｃ), (Ｄ) 및 (Ｅ)는, 각각, (Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선,［Ｃ］－［Ｃ］선,［Ｄ］－［Ｄ］선 및 ［Ｅ］－［Ｅ］선 방향 단면도이다.
도 6의 (Ａ)는 도 1(Ｆ)의 평면도, (Ｂ) 및 (Ｃ)는, 각각, (Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선 및 ［Ｃ］－［Ｃ］선 방향 단면도이다.
도 7은 도 1(Ｇ)의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 박막 태양전지 모듈의 외부 접속 단자의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 박막 태양전지 모듈의 외부 접속 단자의 구성을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 일실시 형태와 관련되는 박막 태양전지 모듈은, 절연성의 투명 기판과 태양전지 셀과 외부 접속 단자를 구비한다. 상기 태양전지 셀은, 상기 투명 기판의 표면에 형성된 제1 전극층과 상기 제1 전극층의 표면에 형성된 반도체층과 상기 반도체층의 표면에 형성된 제2 전극층을 포함한다. 상기 외부 접속 단자는, 상기 제1 전극층의 표면에 형성되어 단일의 금속재료층으로 된 접속층과 상기 접속층에 적층된 단자층을 포함하고, 상기 태양전지 셀에 인접해서 배치되어 있다.
상기 박막 태양전지 모듈에서는, 상기 접속층이 단일의 금속재료층으로 구성되어 있으므로, 해당 접속층이 반도체 재료를 포함해 구성되어 있는 경우와 비교하여, 제1 전극층과 단자층과의 사이의 밀착성을 높일 수 있는 것과 동시에, 제1 전극층과 단자층과의 사이의 접촉 저항의 저감을 도모할 수 있다. 이것에 의해, 외부 접속 단자의 접속 신뢰성의 향상과 접속 저항의 저감을 도모하는 것이 가능해진다.
상기 외부 접속 단자는, 태양전지 셀 내의 양음의 전극 부분에 각각 형성될 수 있다. 덧붙여 상기 접속층의 형성 개수는 특히 한정되지 않고, 단수 또는 복수의 접속층으로 상기 외부 접속 단자를 구성하는 것이 가능하다.
상기 박막 태양전지 모듈에 있어서, 상기 접속층은, 상기 제2 전극층의 구성 재료로 구성할 수 있다.
이것에 의해, 태양전지 셀의 제조 공정에 있어서의 상기 제2 전극층의 성막 시에, 상기 접속층을 형성하는 것이 가능해진다.
상기 박막 태양전지 모듈에 있어서, 상기 외부 접속 단자는, 상기 단자층을 상기 제1 전극층에 접속하는 단자 접속홈을 갖는 구성으로 할 수 있다.
이것에 의해, 상기 제1 전극층과 상기 단자층이 직접적으로 접촉 할 수 있는 구성이 되기 때문에, 이들 사이의 접속 저항의 더욱 큰 저감을 도모하는 것이 가능해진다. 또, 상기 외부 접속 단자에 있어서의 상기 단자층의 접합 강도가 높아져, 접합 신뢰성의 더욱 큰 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
상기 박막 태양전지 모듈에 있어서, 상기 단자 접속홈은, 상기 접속층을 사이에 두도록 한 쌍 형성할 수 있다.
이것에 의해, 상기 외부 접속 단자의 접합 신뢰성의 향상 및 접속 저항의 저감 효과를 보다 한층 높이는 것이 가능해진다.
한편, 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 박막 태양전지 모듈의 제조 방법은, 절연성의 투명 기판 위에 제1 전극층을 형성하는 것을 포함한다. 상기 제1 전극층 위에 반도체층이 형성된다. 상기 반도체층에 상기 제1 전극층의 표면에 이르는 깊이의 제1 접속홈이 형성된다. 상기 제1 접속홈을 포함한 상기 반도체층 위에 제2 전극층이 형성된다. 상기 제1 접속홈에 충전(充塡)된 상기 제2 전극층을 사이에 두도록 상기 제2 전극층에 상기 제1 전극층의 표면에 이르는 깊이의 한 쌍의 제2 접속홈이 형성된다. 상기 한 쌍의 제2 접속홈에 끼워진 상기 제2 전극층의 영역에 도전재료가 적층된다.
상기 제1 접속홈에 상기 제2 전극층이 충전(充塡)되는 것으로, 본 발명과 관련되는 박막 태양전지 모듈에 있어서의 상기 접속층이 구성된다. 이 접속층은, 상기 제2 전극층의 구성 재료로 형성된다. 따라서, 제2 전극층의 구성 재료에 금속재료를 이용하면, 해당 접속층은 금속재료로 구성된다. 이것에 의해, 외부 접속 단자의 접속 신뢰성의 향상과 접속 저항의 저감을 도모하는 것이 가능해진다.
상기 박막 태양전지 모듈의 제조 방법에 있어서, 상기 도전재료는, 상기 제2 전극층의 상기 영역을 넘도록, 상기 제2 접속홈에 충전(充塡)되어도 괜찮다.
이것에 의해, 상기 외부 접속 단자의 접합 신뢰성의 향상 및 접속 저항의 저감 효과를 더 한층 높이는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태를 도면에 근거해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 의한 박막 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하는 각 공정의 주요부 단면도이다.
(도 1(Ａ)의 공정)
우선, 도 1(Ａ)에 나타내듯이, 절연성의 투명 기판 １０상에, 제1 전극층으로서 투명 전극층 １１을 형성한다.
투명 기판 10은, 구형 모양을 갖고, 전형적으로는 유리 기판이다. 유리 기판 이외에도, 플라스틱 기판이나 세라믹 기판을 이용할 수 있다. 또, 투명 전극층 11(TCO：Transparent Conductive Oxide)는, ITO(Indium Tin Oxide), SnO2, ZnO 등의 투명 도전막으로 구성되어 있다. 투명 전극층 11은, CVD법, 스패터링법, 도포법 등에 의해서 투명 기판 10의 표면 전역에 소정의 막두께(膜厚)로 형성된다.
도 2(Ａ)는, 도 1(Ａ)의 평면도이다. 투명 전극층 １１의 형성 후, 투명 전극층 １１을 레이저 스크라이브 해 전극 분리홈 １４, 영역 분리홈 21X, 21Y, 및 절연 분리홈 22a를 형성한다. 도 2(Ｂ) 및 (Ｃ)는 각각, 도 2(Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선 및 ［Ｃ］－［Ｃ］선 방향 단면도이다. 영역 분리홈 21X는, 주변 영역의 가공 데미지의 모듈 특성에의 영향의 저감을 목적으로 하는 것이다. 영역 분리홈 21X의 형성 개수는, 기판 １０의 각 장변 측에 각각 １개이어도 좋고, ２개 이상이라도 좋다. 개수를 늘리는 것이 주변 영역의 가공 데미지의 모듈 특성에의 영향의 저감의 효과는 있지만, 발전에 유효한 셀 면적을 감소시키게 된다.
전극 분리홈 １４는, 투명 기판 １０의 Ｙ방향(투명 기판 １０의 단(短)변 방향)을 따라서 임의의 간격을 두고 복수개가 평행으로 형성된다.
한쪽의 영역 분리홈 21X는, 투명 기판 １０의 각 장(長)변측의 주변 영역 30X와 이 주변 영역 30X보다 안쪽의 발전 영역 ５０을 분리하기 위한 것으로, Ｘ방향(투명 기판 １０의 장변 방향)을 따라서 형성되고 있다.
다른 한쪽의 영역 분리홈 21Y는, 투명 기판 １０의 각 단변측의 주변 영역 30Y와 이 주변 영역 30Y보다 안쪽의 발전 영역 ５０을 분리하기 위한 것으로, Ｙ방향(투명 기판 １０의 단변 방향)을 따라서 형성되고 있다.
이들 영역 분리홈 21X, 21Y는, 투명 기판 １０의 표면에 이르는 깊이로 형성되고 있다.
절연 분리홈 22a는, 영역 분리홈 21Y보다 주변 영역 30Y측에 위치하도록 형성된다. 절연 분리홈 22a는, 투명 기판 １０의 표면에 이르는 깊이로 형성되고 있다. 절연 분리홈 22a의 형성 위치는, 주변 영역 30Y내이면 특별히 한정되지 않는다.
레이저 스크라이빙은, 투명 기판 １０의 표면측 또는 이면측으로부터 광 빔을 조사(照射)하고, 투명 전극층 １１의 소정 영역을 제거하는 것으로, 레이저 파장이나 발진 출력은, 제거 대상 재료의 종류 등에 의해서 적당히 설정된다. 레이저광은 연속 레이저광이라도 좋고, 소자에의 열적 데미지가 적은 펄스 레이저광이라도 좋다. 덧붙여 이상의 설명은, 후술하는 반도체층 １３ 및 이면 전극층 １２의 레이저 스크라이빙에 대해서도 마찬가지이다.
(도 1(Ｂ)의 공정)
다음에, 도 1(Ｂ)에 나타내듯이, 투명 전극층 １１가 형성된 투명 기판 １０의 표면 전역에 반도체층 １３을 형성한다. 반도체층 １３은, 투명 전극층 １１에 형성된 전극 분리홈 １４의 내부에도 파묻힌다.
반도체층 13은, p형 반도체막, i형 반도체막 및 n형 반도체막의 적층체로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, p형 반도체막은, p형 아몰퍼스(amorphous) 실리콘막, i형 반도체막은, i형 아몰퍼스(amorphous) 실리콘막, n형 반도체막은, n형 미결정 실리콘막으로 각각 구성되어 있다. 상기의 예에 있어서, 아몰퍼스(amorphous) 실리콘막은 미결정 실리콘막으로, 또, 미결정 실리콘막은 아몰퍼스(amorphous) 실리콘막으로, 적당히 변경하는 것이 가능하다. 이 반도체층 13은, 복수의 발전층의 단위(pin, pinp, npin,… 등)를 복수 적층시킨, 텐덤형, 트리플형이어도 좋고, 그 때에 발전층간에 중간층을 마련한 것이라도 좋다. 상기 반도체막은, 플라스마 CVD법에 따라 형성할 수 있다. 각 반도체막의 막두께(膜厚)는 특히 한정되지 않고, 사양에 따라 적당히 설정된다.
(도 1(Ｃ)의 공정)
계속하여, 도 1(Ｃ)에 나타내듯이, 반도체층 １３의 소정 영역에 하지(下地)인 투명 전극층 １１의 표면에 이르는 깊이의 접속홈 １５를 형성한다. 덧붙여 접속홈 １５는 본 발명과 관련되는 「제1 접속홈」에 대응한다.
도 3(Ａ)는, 도 1(Ｃ)의 평면도이다. 접속홈 １５는, 반도체층 １３의 형성 후, 반도체층 １３을 레이저 스크라이브 해 형성된다. 도 3(Ｂ), (Ｃ) 및 (Ｄ)는 각각, 도 3(Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선,［Ｃ］－［Ｃ］선 및 ［Ｄ］－［Ｄ］선 방향 단면도이다.
(도 1(Ｄ)의 공정)
다음으로 도 1(Ｄ)에 나타내듯이, 투명 전극층 １１ 및 반도체층 １３이 형성된 투명 기판 １０의 표면 전역에, 제2 전극층으로서 이면 전극층 １２을 형성한다. 이면 전극층 １２는, 반도체층 １３에 형성된 접속홈 １５의 내부에도 파묻힌다.
이면 전극층 １２는, 본 실시 형태에서는, ＺｎＯ층과 광반사 특성이 좋은 Ａｇ층으로 구성되지만, Ａｇ층 대신에, Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ 등의 다른 금속 내지는 합금막으로 구성할 수도 있다. 투명 전극층 １１은, ＣＶＤ법, 스패터링법, 도포법 등에 의해서 투명 기판 １０의 표면 전역에 소정의 막두께(膜厚)로 형성된다.
(도 1(Ｅ)의 공정)
계속하여 도 1(Ｅ)에 나타내듯이, 이면 전극층 １２의 소정 영역을 레이저 스크라이브 하고, 소자 분리홈 １６, 단자 접속홈 １７, 절연 분리홈 22Y 및 경계 분리홈 ２３을 각각 형성한다.
소자 분리홈 １６은, 투명 전극층 １１의 표면에 이르는 깊이로 형성된다. 도 4(Ａ)는, 도 1(Ｅ)의 평면도이다. 도 4(Ｂ), (Ｃ), (Ｄ) 및 (Ｅ)는 각각, 도 4(Ａ)에 있어서의 ［Ｂ］－［Ｂ］선,［Ｃ］－［Ｃ］선,［Ｄ］－［Ｄ］선 및 ［Ｅ］－［Ｅ］선 방향 단면도이다.
단자 접속홈 17은, 발전 영역 50 중 투명 기판 10의 주변 영역 30Y에 면한 소정 위치에 형성된, 후술하는 단자층 19를 투명전극층 11에 접속하기 위한 접속홈이다. 이 단자 접속홈 17은, 반도체층 13에 형성되어 이면 전극 재료가 파묻힌 접속홈 15를 사이에 두도록, 이면 전극층 12 및 반도체층 13을 레이저 스크라이브 하고, 투명전극층 11의 표면에 이르는 깊이로 한 쌍 형성된다. 단자 접속홈 17은, 도시하는 한쪽의 주변 영역 30Y측 뿐만이 아니라, 도시하지 않는 다른 한쪽의 주변 영역 측에도 이와 같이 형성된다. 덧붙여 단자 접속홈 １７은 본 발명과 관련되는 「제2 접속홈」에 대응한다.
또, 단자 접속홈 １７의 형성과 동시에, 단자 접속홈 １７에 끼워지는 이면 전극 재료로 구성된 단자 접속층 １８이 형성된다. 단자 접속층 １８은, 투명 기판 １０의 단변 방향에 평행하게 직선적으로 형성된 구조체로 구성된다. 단자 접속층 １８의 폭은 특별히 한정되지 않고, 또, 단자 접속층 １８의 형성 개수도 도시하는 １개에 한정되지 않고 ２개 이상(도 9 참조)이어도 상관없다.
절연 분리홈 22Y는, 투명 전극층 11에 형성한 주변 영역 30Y내의 절연 분리홈 22a(도 1(A))와 동일위치에, 이면 전극층 12 및 반도체층 13을 레이저 스크라이브 해 형성된다. 절연 분리홈 22Y는, 투명 기판 10의 표면에 이르는 깊이로, 투명 기판 10의 단변측 주변 영역 30Y의 각각에 각각 형성된다.
상술한 절연 분리홈은, 투명 기판 10의 단변측 주변 영역 30Y 뿐만이 아니라, 그 장변측 주변 영역 30X의 각각에도 각각 형성된다. 도 5(A)는, 투명 기판 10의 장변측 주변 영역 30X에 각각 형성된 절연 분리홈 22X를 나타내는 평면도이다. 또, 도 5(B), (C), (D) 및 (E)는 각각, 도 5(A)에 있어서의［B］－［B］선, ［C］－［C］선, ［D］－［D］선 및 ［E］－［E］선 방향 단면도이다. 절연 분리홈 22X는, 투명 기판 10의 표면에 이르는 깊이로 형성된다.
경계 분리홈 23은, 투명 기판 10의 주변 영역 30Y에 있어서, 절연 분리홈 22Y보다 안쪽의 소정 위치의 이면 전극층 12 및 반도체층 13을 레이저 스크라이브 해 형성된다. 경계 분리홈 23은, 본 실시 형태에서는, 투명 전극층 11의 표면에 이르는 깊이로 형성되지만, 이것에 한정되지 않고, 투명 기판 10의 표면에 이르는 깊이로 형성되고 있어도 괜찮다. 경계 분리홈 23은, 후술하는 블라스트(blast) 처리공정에 있어서, 블라스트(blast) 영역과 비블라스트 영역과의 경계선을 형성한다.
이상의 절연 분리홈 22X, 22Y의 형성 공정에 의해서, 발전 영역 50에 복수의 태양전지 셀 51이 구성된다. 각각의 태양전지 셀 51은, 이면 전극층 12가 접속홈 15를 통해 인접하는 다른 셀의 투명 전극층 11에 전기적으로 접속되고 있다. 본 실시 형태와 같이 태양전지 셀 51이 서로 직렬 접속된 모듈 구성은, 발생 전류는 충분하지만 발생 전압이 비교적 낮은 발전 모듈에 적용할 수 있다. 한편, 각 태양전지 셀을 병렬 접속한 모듈 구성은, 발생 전압은 충분하지만 발생 전류가 비교적 낮은 발전 모듈에 적용할 수 있다.
(도 1(Ｆ)의 공정)
다음에 도 1(F) 및 도 6에 나타내듯이, 투명기판 10의 주변 영역 30X, 30Y를 블라스트(blast) 처리한다. 이것에 의해, 주변영역30X, 30Y상의 투명 전극층 11, 반도체층 13 및 이면 전극층 12가 제거된다. 도 6(A)는, 도 1(F)의 평면도이며, 도 6(B) 및 (C)은 각각, 도 2(A)에 있어서의［B］－［B］선 및 ［C］－［C］선 방향 단면도이다.
블라스트 처리 조건은, 주변 영역 30X, 30Y상의 투명 전극층 １１, 반도체층 １３ 및 이면 전극층 １２을 적절히 제거할 수 있는 한도에 있어서 특히 한정되지 않는다. 블라스트 입자는, 알루미나 입자나 실리카 입자 등의 세라믹 입자에 한정되지 않고, 금속계 입자나 식물계 입자를 이용해도 괜찮다. 또, 블라스트 처리에 즈음해서는, 발전 영역 ５０에 블라스트 입자가 살포되지 않게, 투명 기판 １０의 표면에 마스킹을 실시해도 괜찮다.
또, 본 실시형태에서는, 주변 영역 30Y와 발전 영역 50과의 사이를 분리하는 영역 분리홈 21X, 21Y에 파묻힌 반도체층 13은 완전하게 제거하지 않고, 도 1(F)에 나타내듯이 투명 전극층 11의 둘레를 피복하도록 잔존시킨다. 이것에 의해, 해당 투명 전극층 11의 둘레가 외부에 직접 노출되는 것이 방지된다.
(도 1(Ｇ)의 공정)
계속하여 도 1(Ｇ) 및 도 7에 나타내듯이, 도전재료를 단자 접속홈 １７에 묻어 단자층 １９를 형성한다. 단자층 １９는, 단자 접속층 １８을 넘도록 하여 단자 접속층 １８ 위에 적층된다. 본 실시 형태에서는, 단자층 １９는, 도 7에 나타내듯이, 단자 접속층 １８의 연재(延在) 방향을 따라서 복수 간격을 두어 형성된다. 단자층 １９는, 투명 기판 １０의 단변측의 양측부에 각각 형성된다. 덧붙여 단자층 １９는, 단자 접속층 １８의 형성 영역 전역에 걸쳐 연속적으로 형성되고 있어도 상관없다.
단자층 １９는, 용융 땜남을 도포하는 방법이나 땜납 페이스트를 도포한 후 리플로우 하는 방법외, 도전성의 접착제를 이용하는 방법, 동(銅) 등의 금속 도금층을 형성하는 방법, 금속 블록을 기판상에 압접하는 방법 등, 적당한 방법을 이용해 형성할 수 있다.
이상과 같이 하여, 투명 기판 １０의 표면에, 태양전지 셀 ５１에서 발전된 전압을 외부에 꺼내기 위한 외부 접속 단자 ５２가 제작된다. 외부 접속 단자 ５２는, 집적화 된 태양전지 셀내의 가장 전위차가 커지는 ２개의 위치에, 양음의 전극 부분으로서 각각 제작된다. 본 실시 형태에서는, 이러한 외부 접속 단자 ５２는, 투명 기판 １０의 단변측의 양측부에 태양전지 셀에 인접해서 배치되어 있어, 예를 들면 도시하지 않는 축전기 등의 외부 기기의 전극 부분에 각각 접속된다.
마지막으로, 투명 기판 １０의 표면 전역을 피복 하는 절연성 수지로 된 봉지층 ２５(도 1(Ｇ))를 형성하는 것으로써, 투명 기판 １０상의 태양전지 셀 ５１을 봉지(封止)한다. 또, 필요에 따라서, 투명 기판 １０의 둘레의 각부(角部)를 모따기 한다. 이 모따기 공정은, 공정간에 있어서의 핸들링시나 처리시에 있어서의 투명 기판 １０의 파손을 방지하는 목적으로 행해진다. 따라서, 모따기 공정은, 최종 공정에 한정되지 않고, 투명 전극층 １１의 형성 공정전이나, 임의의 공정간에 있어 행해져도 괜찮다.
덧붙여 외부 접속 단자 ５２를 외부에 접속하기 위해서, 외부 접속 단자 ５２의 표면을 봉지층 ２５의 표면으로부터 노출시킬 수 있다. 또, 외부 접속 단자 ５２에 본딩 와이어를 접속한 후, 해당 본딩 와이어의 일부를 외부에 노출시킨 상태로 봉지층 ２５를 형성하도록 해도 괜찮다.
이상과 같이 하여, 투명 기판 １０상에 복수의 태양전지 셀 ５１을 집적화 시킨 박막 태양전지 모듈 １이 제조된다. 박막 태양전지 모듈 １은, 투명 기판 １０측을 빛의 입사면으로서 설치된다. 투명 기판 １０으로부터 입사 한 태양광은, 투명 전극층 １１을 통해 반도체층 １３에 입사하고, 반도체층 １３은, 입사빛에 응한 광전 변환 작용이 이루어진다. 반도체층 １３에서 발생한 전압은, 투명 전극층 １１과 이면 전극층 １２에 의해 꺼내져 외부 접속 단자 ５２를 통해 도시하지 않은 외부의 축전기에 공급된다.
본 실시 형태에서는, 외부 접속 단자 ５２를 구성하는 단자 접속층 １８이 단일의 금속재료층으로 구성되어 있으므로, 단자 접속층 １８이 반도체 재료를 포함해 구성되어 있는 경우와 비교하여, 투명 전극층 １１과 단자 접속층 １８ 사이의 밀착성을 높일 수 있는 것과 동시에, 투명 전극층 １１과 단자 접속층 １８ 사이의 접촉 저항의 저감을 도모할 수 있다. 이것에 의해, 외부 접속 단자 ５２의 접속 신뢰성의 향상과 접속 저항의 저감을 도모하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 박막 태양전지 모듈 １에 있어서, 단자 접속층 １８은, 이면 전극층 １２의 구성 재료로 구성되어 있다. 이것에 의해, 태양전지 셀 ５１의 제조 공정에서이면 전극층 １２의 성막 시에, 단자 접속층 １８을 형성하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 박막 태양전지 모듈 １에 있어서, 외부 접속 단자 ５２는, 단자층 １９를 투명 전극층 １１에 접속하는 단자 접속홈 １７을 가지고 있다. 이것에 의해, 투명 전극층 １１과 단자층 １９가 직접적으로 접촉 할 수 있는 구성이 되기 때문에, 이들 사이의 접속 저항의 더욱 큰 저감을 도모하는 것이 가능해진다. 또, 단자층 １９의 접합 강도가 높아져, 외부 접속 단자 ５２의 접합 신뢰성의 더욱 큰 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 박막 태양전지 모듈 １에 있어서, 단자 접속홈 １７은, 단자 접속층 １８을 사이에 두도록 한 쌍 형성되고 있다. 이것에 의해, 외부 접속 단자 ５２의 접합 신뢰성의 향상 및 접속 저항의 저감 효과를 보다 한층 높이는 것이 가능해진다.
게다가 단자층 １９는 이들 단자 접속층 １８을 넘도록 하여 형성되고 있으므로, 단자층 １９와 투명 전극층 １１ 사이의 전기적 접속을 확실히 취할 수 있는 것과 동시에, 이들 사이의 접촉 저항의 저감을 도모할 수 있다. 그리고, 직렬 접속형의 박막 태양전지 모듈 １에 대해서는, 발전 전압의 로스를 크게 저감 시키는 것이 가능해진다.
한편, 본 실시 형태에 대해서는, 영역 분리홈 21X, 21Y의 외측(주변 영역 30X, 30Y측)에, 한층 더 절연 분리홈 22X, 22Y를 형성한 후, 이 절연 분리홈 22X, 22Y를 포함한 주변 영역 30X, 30Y를 블라스트 처리해 해당 주변 영역상의 투명 전극층 １１, 반도체층 １３ 및 이면 전극층 １２을 제거하도록 하고 있다. 이것에 의해, 절연 분리홈 22X, 22Y가 적절히 형성되어 있지 않은 경우나 절연 분리홈 22X, 22Y내에 도전재료의 찌꺼기가 존재하고 있는 경우에서도, 이후의 블라스트 처리 공정에 대해 둘레 영역 30X, 30Y와 발전 영역 ５０ 사이의 절연 내압을 확보할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에 의하면, 박막 태양전지 모듈 １의 주변 영역 30X, 30Y와 발전 영역 ５０ 사이의 전기적 절연을 확실히 취할 수 있으므로, 투명 기판 １０과 봉지층 ２５의 사이를 통한 외부로부터의 수분 등의 침입에 대해서, 신뢰성이 높은 절연 내압 특성을 확보하는 것이 가능해진다.
또, 주변 영역 30X, 30Y와 발전 영역 ５０ 사이의 전기적 분리 처리를, 해당 주변 영역에 대한 절연 분리홈 22X, 22Y의 형성 공정과 블라스트 처리 공정의 ２단계로 실시하고 있으므로, 한쪽의 처리가 불완전한 경우에도, 다른 한쪽의 처리로 그 불완전성을 보상하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 양쪽 처리의 공정관리 부담의 저감을 도모하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태에서는, 절연 분리홈 22X의 형성에 임하여, 미리 투명 전극층 １１의 대응 위치에 분리홈 22a를 형성하고 있다. 이것에 의해, 반도체층 １３에 비해 레이저 스크라이브로 제거하기 어려운 투명 전극층 １１을 절연 분리홈 22Y의 형성시에 제거할 필요가 없어지므로, 신뢰성이 높은 절연 분리홈 22X를 안정적으로 형성하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태에서는, 영역 분리홈 21Y와 절연 분리홈 22Y의 사이에, 경계 분리홈 ２３을 형성하고 있다. 이것에 의해, 블라스트 처리시에 있어 주변 영역 30Y와 발전 영역 ５０ 사이의 절연 분리의 신뢰성을 더욱 높일 수 있는 것과 동시에, 블라스트 처리 후에 있어서의 블라스트 처리 영역과 비블라스트 영역의 경계부의 형상 정도를 높이는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태에서는, 주변 영역 30Y와 발전 영역 ５０ 사이를 분리하는 영역 분리홈 21Y에 파묻힌 반도체층 １３은 완전하게 제거하지 않고, 도 1(Ｆ)에 나타내듯이 투명 전극층 １１의 둘레를 피복 하도록 잔존시키고 있다. 이것에 의해, 해당 투명 전극층 １１의 둘레가 외부에 노출되는 것이 방지되는 한편, 반도체층 １３이 투명 전극층 １１보다 고저항인 것으로 인해, 해당 투명 전극층 １１의 둘레와 주변 영역 30Y 사이의 절연 내압을 한층 더 향상시키는 것이 가능해진다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 박막 태양전지 모듈의 외부 접속 단자 ５３의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 1과 대응하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 교부해, 그 상세한 설명은 생략 하는 것으로 한다.
본 실시 형태의 외부 접속 단자 ５３은, 단자 접속층 １８의 형성 후, 단자 접속홈 １７을 형성하지 않고, 단자 접속층 １８ 위에 단자층 １９를 적층한 구성을 가지고 있다. 이 예에 있어서, 단자층 １９는, 단일의 금속재료층으로 된 단자 접속층 １８을 통해 투명 전극층 １１과 접속되고 있으므로, 상술한 것과 동일하게, 접속 신뢰성이 뛰어난 한편, 저 전기저항 특성을 가지는 외부 접속 단자 ５３을 얻는 것이 가능해진다. 또, 단자 접속홈 １７의 형성 공정을 생략 할 수 있으므로, 외부 접속 단자 ５３의 제조 공정수 및 제조 코스트의 저감을 도모할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 박막 태양전지 모듈의 외부 접속 단자 ５４의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 1과 대응하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 교부해, 그 상세한 설명은 생략 하는 것으로 한다.
본 실시 형태의 외부 접속 단자 ５４는, 단자 접속층 １８이 간격을 두어 ２개 존재한다. 단자 접속층 １８의 형성 개수는, 단자 접속홈 １７의 형성 개수를 바꾸는 것만으로 임의로 설정할 수 있다.
이 예에 있어서도, 단자층 １９는, 단일의 금속재료층으로 된 단자 접속층 １８을 통해 투명 전극층 １１과 접속되고 있으므로, 상술한 것과 동일하게, 접속 신뢰성이 뛰어난 한편, 저 전기저항 특성을 가지는 외부 접속 단자 ５３을 얻는 것이 가능해진다. 특히, 단자 접속층 １８이 복수개 형성되고 있으므로, 도 1의 실시 형태와 비교하여 단자층 １９와 투명 전극층 １１ 사이의 접속 저항을 저감 할 수 있다. 이것에 의해, 외부 접속 단자 ５４의 저 저항화를 도모하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 각 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상술의 실시 형태에게만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위내에 있어 여러 가지 변경을 더할 수 있는 것은 물론이다.
예를 들면 이상의 실시 형태에서는, 전극 분리홈 １４, 접속홈 １５, 소자 분리홈 １６, 단자 접속홈 １７, 영역 분리홈 21X, 21Y, 절연 분리홈 22a, 22X, 22Y 및 경계 분리홈 ２３의 각각의 형성폭에 대해 특별히 언급하지 않았지만, 이러한 홈의 폭은, 박막 태양전지 모듈 １의 사양이나 레이저 스크라이브의 레이저 발진 조건 등에 의해 적당히 설정하는 것이 가능한 것이다.
또, 이상의 실시 형태에서는, 태양전지 셀 ５１이 서로 직렬적으로 접속된 박막 태양전지 모듈 １의 제조 방법을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 태양전지 셀이 서로 병렬적으로 접속된 박막 태양전지 모듈의 제조에도 본 발명은 적용 가능하다.
１ 박막 태양전지 모듈
１０ 투명 기판
１１ 투명 전극층(제1 전극층)
１２ 이면 전극층(제2 전극층)
１３ 반도체층
１４ 전극 분리홈
１５ 접속홈
１６ 소자 분리홈
１７ 단자 접속홈
１８ 단자 접속층
１９ 단자층
２１Ｘ, 21Y 영역 분리홈(제1 분리홈)
２２ａ, 22X, 22Y 절연 분리홈(제2 분리홈)
２３ 경계 분리홈
３０Ｘ, 30Y 주변 영역
５０ 발전 영역
５１ 태양전지 셀
５２, ５３, ５４ 외부 접속 단자
１０ 투명 기판
１１ 투명 전극층(제1 전극층)
１２ 이면 전극층(제2 전극층)
１３ 반도체층
１４ 전극 분리홈
１５ 접속홈
１６ 소자 분리홈
１７ 단자 접속홈
１８ 단자 접속층
１９ 단자층
２１Ｘ, 21Y 영역 분리홈(제1 분리홈)
２２ａ, 22X, 22Y 절연 분리홈(제2 분리홈)
２３ 경계 분리홈
３０Ｘ, 30Y 주변 영역
５０ 발전 영역
５１ 태양전지 셀
５２, ５３, ５４ 외부 접속 단자
Claims (7)
- 절연성의 투명 기판과,
상기 투명 기판의 표면에 형성된 제1 전극층과, 상기 제1 전극층의 표면에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층의 표면에 형성된 제2 전극층을 포함하는 태양전지 셀과,
상기 제1 전극층의 표면에 형성되고 단일의 금속재료층으로 된 접속층과, 상기 접속층에 적층된 단자층을 포함하고, 상기 태양전지 셀에 인접해서 배치된 외부 접속 단자
를 구비하는 박막 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 접속층은, 상기 제2 전극의 구성 재료로 된
박막 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 외부 접속 단자는, 상기 단자층을 상기 제1 전극층에 접속하는 단자 접속홈을 갖는
박막 태양전지 모듈. - 제3항에 있어서,
상기 단자 접속홈은, 상기 접속층을 사이에 두도록 한 쌍 형성되는
박막 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 단자층은, 땜납 재료 또는 도전성 접착제로 된
박막 태양전지 모듈. - 절연성의 투명 기판 위에 제1 전극층을 형성하고,
상기 제1 전극층 위에 반도체층을 형성하고,
상기 반도체층에 상기 제1 전극층의 표면에 이르는 깊이의 제1 접속홈을 형성하고,
상기 제1 접속홈을 포함한 상기 반도체층 위에 제2 전극층을 형성하고,
상기 제1 접속홈에 충전(充塡)된 상기 제2 전극층을 사이에 두도록, 상기 제2 전극층에 상기 제1 전극층의 표면에 이르는 깊이의 한 쌍의 제2 접속홈을 형성하고,
상기 한 쌍의 제2 접속홈에 끼워진 상기 제2 전극층의 영역에 도전재료를 적층하는
박막 태양전지 모듈의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 도전재료는, 상기 제2 전극층의 상기 영역을 넘도록, 상기 제2 접속홈에 충전(充塡)되는
박막 태양전지 모듈의 제조 방법.
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