WO2013179530A1 - 光電変換装置 - Google Patents

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WO2013179530A1
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photoelectric conversion
conversion device
conversion unit
surface glass
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篠原　亘
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パナソニック株式会社
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    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric conversion device.
  • a photoelectric conversion panel in which semiconductor thin films such as amorphous and microcrystals are stacked is used.
  • a photoelectric conversion panel is applied to a photovoltaic power generation system, it is installed as a photoelectric conversion device (module) in which a module frame member is mounted on the outer periphery.
  • FIG. 12 is used for a thin film solar cell such as a thin film silicon solar cell
  • FIG. 13 shows a super straight structure used for a single crystal or polycrystalline silicon solar cell.
  • the photoelectric conversion panel 100 is sealed with a glass plate (glass substrate) 10 and a sealing material 12, and a metal thin film or the like is provided on the sealing material 12 side to prevent entry of moisture or the like during outdoor use.
  • the back sheet 14 having In addition, an end face seal 16 is provided on the outer periphery of the photoelectric conversion panel 100 to prevent intrusion and breakage of moisture from the end face, and the outside thereof is reinforced by the module frame member 18.
  • FIG. 14 shows an example of a glass package structure.
  • the back sheet 14 is replaced with a glass plate 20, and an end face seal 22 is filled between the glass plate 10 on the front surface side and the glass plate 20 on the back surface side at the end of the photoelectric conversion panel 100. This prevents moisture from entering.
  • Patent Document 1 discloses a technique for welding glasses together by irradiating a laser beam having a femtosecond pulse width.
  • the relative position between the glass plate 10 and the glass plate 20 may be shifted due to the softening of the sealing material 12 at a high temperature in summer.
  • One aspect of the present invention includes a front glass plate, a photoelectric conversion unit that is fixed on the front glass plate and generates power in response to the incidence of light, and a back glass plate that is disposed so as to cover the photoelectric conversion unit.
  • the photoelectric conversion unit is a photoelectric conversion device in which a plurality of photoelectric conversion elements are connected in series or in parallel. .
  • the present invention it is possible to provide a photoelectric conversion device that suppresses intrusion of moisture and the like from the external environment and has improved long-term reliability.
  • the photoelectric conversion device 200 includes a front glass plate (glass substrate) 30, a photoelectric conversion unit 32, and a back glass plate, as shown in the external plan view of FIG. 1 and the cross-sectional view of FIG. 34 is comprised.
  • the photoelectric conversion device 200 shows an application example to a thin film silicon solar cell module.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line aa in FIG. In FIG. 2, in order to clearly show each component of the photoelectric conversion device 200, the thickness of each component is represented by a ratio different from the actual one.
  • the surface glass plate 30 is, for example, a glass plate having a 1 m square and a plate thickness of 4 mm.
  • the present invention is not limited to this, and any material that is suitable for forming the photoelectric conversion unit 32 and can mechanically support the photoelectric conversion device 200 may be used.
  • the light incident on the photoelectric conversion device 200 is basically performed from the surface glass plate 30 side.
  • a photoelectric conversion unit 32 is formed on the surface glass plate 30.
  • the photoelectric conversion unit 32 is formed by laminating a transparent electrode, a photoelectric conversion unit, a back electrode, and the like.
  • the transparent electrode for example, tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO), etc. is doped with tin (Sn), antimony (Sb), fluorine (F), aluminum (Al), etc.
  • a film obtained by combining at least one kind or a plurality of kinds of the transparent conductive oxides (TCO) can be used.
  • the photoelectric conversion unit is, for example, an amorphous silicon photoelectric conversion unit (a-Si unit), a microcrystalline silicon photoelectric conversion unit ( ⁇ c-Si unit), or the like.
  • the photoelectric conversion unit may have a structure in which a plurality of photoelectric conversion units are stacked such as a tandem type or a triple type.
  • the back electrode can be a transparent conductive oxide (TCO), a reflective metal, or a laminated structure thereof.
  • TCO transparent conductive oxide
  • SnO 2 tin oxide
  • ZnO zinc oxide
  • ITO indium tin oxide
  • silver (Ag), aluminum (Al ) Or the like is used.
  • the back glass plate 34 is provided so as to cover the photoelectric conversion unit 32 formed on the front glass plate 30.
  • the back glass plate 34 has, for example, substantially the same size as the front glass plate 30, and a glass plate with a thickness of 2 mm is applied. However, it is not limited to this.
  • the front glass plate 30 and the back glass plate 34 are melt-bonded in the bonding area A in the outer peripheral area thereof.
  • the bonding region A is provided in the peripheral portion B where the photoelectric conversion unit 32 is not formed on the surface glass plate 30.
  • the peripheral portion B (region not hatched in FIG. 1) can be provided, for example, by removing the photoelectric conversion unit 32 once formed on the surface glass plate 30 with a laser or the like.
  • the photoelectric conversion device 200 may be provided with an interconnector 36 for taking out the electric power generated in the photoelectric conversion unit 32 to the outside.
  • an interconnector 36 for taking out the electric power generated in the photoelectric conversion unit 32 to the outside.
  • the film thickness of the photoelectric conversion unit 32 is several ⁇ m and the thickness of the interconnector 36 is also about several hundred ⁇ m, if the width of the peripheral portion B is about 10 mm, the elasticity of the front glass plate 30 or the back glass plate 34.
  • the outer peripheral four sides can be brought into close contact with each other by deformation and melt-bonded in the bonding region A.
  • FIG. 3 shows a configuration example in which the generated power is taken out via the interconnector 36.
  • an opening C is provided at a predetermined position of the back glass plate 34, and a wiring cord 38 serving as a current path is passed therethrough.
  • the terminal box 40 is arranged at a position overlapping the opening C, and the wiring cord 38 is connected to the terminal box 40.
  • the terminal box 40 may be filled with butyl resin or the like to ensure sealing.
  • FIG. 5 shows a cross section along line bb in FIG.
  • the bonding area A is not provided in part of the outer periphery of the front glass plate 30 and the back glass plate 34, and the opening D is used.
  • a wiring cord 38 serving as a current path is passed through the opening D, and only this portion is sealed with an end face seal member 42.
  • the portion sealed with the end face seal member 42 is likely to be an infiltration path for moisture or the like from the outside environment, the reliability of the photoelectric conversion device 200 can be improved over the conventional structure by shortening the region.
  • FIG. 6 shows a method of melt-bonding the front glass plate 30 and the back glass plate 34 in the photoelectric conversion device 200 in the bonding region A.
  • At least one peripheral portion of the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is bent, and the peripheral portion B of the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is brought into close contact. Then, a laser beam 52 is irradiated from the laser device 50 while focusing on the contact surface of the peripheral portion B that is in close contact, and scanning is performed along the four outer peripheral sides of the front glass plate 30 and the back glass plate 34.
  • the laser beam 52 is preferably a femtosecond laser beam. That is, the laser beam 52 preferably has a pulse width of 1 nanosecond or less.
  • the laser beam 52 preferably has a wavelength that causes absorption at least one of the front glass plate 30 and the back glass plate 34. For example, it is preferable that the laser beam 52 has a wavelength of 800 nm.
  • the laser beam 52 is irradiated at an energy density and a scanning speed sufficient to melt the front glass plate 30 and the back glass plate 34.
  • the laser beam 52 is preferably irradiated with a pulse energy of 10 microjoules ( ⁇ J) per pulse.
  • the laser beam 52 is preferably scanned at a scanning speed of 60 mm / min.
  • the laser beam 52 may be irradiated from either the front glass plate 30 side or the back glass plate 34 side.
  • the thickness of the photoelectric conversion unit 32 and the interconnector 36 is large and the gap between the peripheral portions of the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is large, as shown in the sectional view of FIG.
  • the front glass plate 30 and the back glass plate 34 may be melt-bonded by filling 54 and melting the filler 54.
  • the filler 54 it is preferable to apply a material containing an element such as Si, SiO, SiO 2 , SiO x or the like that can melt-bond the front glass plate 30 and the back glass plate 34.
  • the photoelectric conversion unit 32 (including the silicon substrate) itself as in a crystalline silicon solar cell itself.
  • the front surface of the filler 54 and the front glass plate 30 may be melt-bonded, and the back surface of the filler 54 and the rear glass plate 34 may be melt-bonded.
  • a conventional sealing material 56 may be used in combination in order to flatten the unevenness caused by the photoelectric conversion unit 32.
  • the conventional end face seal 58 and the frame 60 may be used in combination.
  • the bonding area A is not necessarily a single line, and a plurality of bonding areas A may be provided as shown in the plan view of FIG. 9 and the cross-sectional view of FIG. As shown in FIGS. 9 and 10, by providing a plurality of bonding regions A in parallel, the bonding strength and airtightness between the front glass plate 30 and the back glass plate 34 can be further increased. Furthermore, as shown in FIG. 11, the bonding regions A may be provided in a lattice shape. Thereby, joint strength and airtightness can be further improved. In FIG. 11, the bonding region A is indicated by a line for the sake of clarity.
  • FIG. 15 and the cross-sectional view of FIG. 16 show another configuration example for taking out generated power.
  • FIG. 16 shows a cross section along line dd in FIG.
  • the first current collecting wiring 62 is a wiring for collecting current from the photoelectric conversion units 32 divided in parallel
  • the second current collecting wiring 64 connects the first current collecting wiring 62 to the terminal box 66. Wiring.
  • the photoelectric conversion unit 32 may be divided not only in the parallel direction but also in the series direction. In this case, the solar cells divided in the series direction are connected in series by the transparent electrode and the back electrode.
  • 1st current collection wiring 62 is extended on the back electrode of photoelectric conversion unit 32.
  • the first current collector wiring 62 is formed to connect the positive electrodes and the negative electrodes of the photoelectric conversion layers divided in parallel near the end of the photoelectric conversion device 200. Therefore, the 1st current collection wiring 62 is extended along the direction orthogonal to the parallel division direction of a photoelectric conversion layer. In this configuration example, as shown in FIG. 15, the first current collector wiring 62 extends along the vertical direction on the left and right edges. Thereby, the positive electrodes and the negative electrodes of the photoelectric conversion units 32 connected in series are connected in parallel.
  • an insulating covering material 68 is disposed in order to form electrical insulation between the second current collector wiring 64 and the back electrode.
  • the insulating coating material 68 from the vicinity of the first current collector wiring 62 provided along the left and right edges of the photoelectric conversion device 200 to the arrangement position of the terminal box 66 in the center, It extends on the back electrode of the photoelectric conversion unit 32.
  • the insulating covering material 68 extends in the left-right direction from the vicinity of the left and right first current collecting wirings 62 toward the terminal box 66.
  • the insulating coating material 68 is preferably made of, for example, polyester (PE), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, polyvinyl fluoride, or the like. Moreover, it is preferable to use the insulating coating material 68 having a back surface coated with an adhesive in a sealing manner.
  • the second current collecting wiring 64 is extended from the left and right first current collecting wiring 62 along the insulating coating material 68 toward the central portion of the photoelectric conversion device 200. .
  • An insulating coating material 68 is sandwiched between the second current collector wiring 64 and the back electrode of the photoelectric conversion unit 32, and electrical insulation between the second current collector wiring 64 and the back electrode is maintained.
  • one end of the second current collecting wiring 64 extends to the first current collecting wiring 62 and is electrically connected to the first current collecting wiring 62.
  • the second current collecting wiring 64 is preferably electrically connected to the first current collecting wiring 62 by ultrasonic soldering or the like.
  • the other end of the second current collector wiring 64 is connected to an electrode terminal in a terminal box 66 described later.
  • the back surface of the photoelectric conversion device 200 is sealed with the back glass plate 34.
  • the end of the second current collector wiring 64 is pulled out through the hole X provided in the vicinity of the attachment position of the terminal box 66 of the back glass plate 34.
  • the end of the second current collector wiring 64 is electrically connected to the terminal electrode in the terminal box 66 by soldering or the like, and the space in the terminal box 66 is filled with an insulating resin 70 such as silicone and covered.
  • the terminal box 66 is preferably attached to the vicinity of the drawing hole X at the end of the second current collector wiring 64 by using silicone or the like.
  • the front glass plate 30 and the back glass plate 34 are melt-bonded in the bonding area A in the outer peripheral area thereof.
  • the bonding region A is provided in the peripheral portion B where the photoelectric conversion unit 32 is not formed on the surface glass plate 30.
  • the peripheral portion B (region not hatched in FIG. 1) can be provided, for example, by removing the photoelectric conversion unit 32 once formed on the surface glass plate 30 with a laser or the like.
  • the photoelectric conversion device 300 As shown in the cross-sectional view of FIG. 17, the photoelectric conversion device 300 according to the second embodiment is configured to include a sealing material 80 in addition to the front glass plate 30, the photoelectric conversion unit 32, and the back glass plate 34. .
  • the thickness of each component is represented by a ratio different from the actual one.
  • the sealing material 80 is applied to the back surface of the photoelectric conversion unit 32 and baked and then covered with the back glass plate 34.
  • the sealing material 80 is preferably made of a material having a coefficient of thermal expansion close to that of the front glass plate 30 and the back glass plate 34, and a silicon oxide-based material is preferably used.
  • the silicon oxide-based material is preferably a material containing at least 50% or more of SiO, SiO 2 , or SiO x as a main component.
  • silica sol obtained by mixing fine particles of silicon oxide (glass) with a resin binder such as acrylic or a solvent such as water or an organic solvent is applied by a spray coating method or a spin coater coating method. Thereafter, the sealing material 80 is solidified by heating at several tens of degrees Celsius to several hundreds of degrees Celsius, covered with the back glass plate 34, and the front glass plate 30 and the back glass plate 34 are joined.
  • the silicon oxide-based sealing material 80 As described above, at least a part of the gap caused by the current collecting wiring, the insulating coating material, or the like is buried between the front glass plate 30 and the rear glass plate 34 by the silicon oxide-based sealing material 80. Thereby, air in the gap generated between the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is eliminated, the influence of air expansion / contraction can be reduced, and damage to the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is suppressed. Can do. Further, it is possible to prevent water from entering through the gap between the front glass plate 30 and the rear glass plate 34.
  • FIG. 17 is an example of the photoelectric conversion device 300 according to the second embodiment.
  • the sealing material 80 is applied to the entire surface of the surface glass plate 30 on the side where the photoelectric conversion unit 32 is formed.
  • the surface of the sealing material 80 in the outer peripheral portion of the photoelectric conversion device 300 and the surface glass plate 30 are melt-bonded, and the back surface of the sealing material 80 and the back glass plate 34 are joined. It may be melt bonded.
  • both the front glass plate 30 and the back glass plate 34 can be melt-bonded without being greatly curved. Therefore, the bending stress applied to the front glass plate 30 and the back glass plate 34 can be reduced, and damage to the front glass plate 30 and the back glass plate 34 can be suppressed.
  • FIG. 18 shows another example of the photoelectric conversion apparatus 300 according to the second embodiment.
  • This example has a structure in which the sealing material 80 is applied leaving the outer peripheral portion of the surface glass plate 30 on the side where the photoelectric conversion unit 32 is formed.
  • the front glass plate 30 and the back glass plate 34 are melt-bonded in a state where at least one peripheral portion of the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is bent.
  • the joining region is preferably a peripheral portion where the photoelectric conversion unit 32 is not formed on the surface glass plate 30.
  • the bonding force can be increased. Further, the front glass plate 30 or the back glass plate 34 are pressed against each other by the bending of the front glass plate 30, and the adhesion between the front glass plate 30 and the back glass plate 34 can be enhanced. Thereby, the air between the front surface glass plate 30 and the back surface glass plate 34 can be more excluded, and the effect of suppressing damage to the front surface glass plate 30 and the back surface glass plate 34 due to the expansion / contraction of air is enhanced. Further, the intrusion of water through the gap between the front glass plate 30 and the rear glass plate 34 can be further reduced.
  • the opening D may be simultaneously sealed by the sealing agent 80 by applying the sealing agent 80 also to the region of the opening D.
  • FIG. 19 shows another example of the photoelectric conversion device 300 according to the second embodiment.
  • the sealing material 80 is applied leaving the outer peripheral portion of the front glass plate 30 where the photoelectric conversion unit 32 is formed, and the filler 54 is filled between the front glass plate 30 and the rear glass plate 34.
  • the filler 54 is melted and the front glass plate 30 and the back glass plate 34 are melt bonded.
  • the bending stress applied to the front glass plate 30 and the back glass plate 34 can be reduced and the damage to the front glass plate 30 and the back glass plate 34 can be suppressed as in the example of FIG. it can.
  • the configuration in which the filler 54 and the sealant 80 are used together can be applied to a thick module of the photoelectric conversion unit 32 such as the crystalline silicon solar cell shown in FIG.
  • the sealing material 80 is completely solidified in the region other than the peripheral portion of the photoelectric conversion device 300, and then the back glass plate 34 is applied in a state where the sealing agent 80 is newly applied only in the peripheral portion and is not completely solidified. The same effect can be obtained as a process of covering with.
  • the photoelectric conversion device 400 in the third embodiment has the same configuration as the photoelectric conversion device 100 in the first embodiment, but discharges air in the gap between the front glass plate 30 and the back glass plate 34. The pressure is reduced with respect to the atmospheric pressure.
  • FIG. 20 shows a laminating apparatus 500 for the photoelectric conversion apparatus 400.
  • the laminating apparatus 500 includes a chamber 90, a heater 92, and a diaphragm 94.
  • the laminating apparatus 500 has a structure in which an upper region Y and a lower region X of the chamber 90 are partitioned by a stretchable diaphragm 94.
  • a heater 92 for placing and heating the photoelectric conversion device 400 is provided in the lower region X of the chamber 90.
  • the front glass plate 30 and the back glass plate 34 are melt-bonded in the bonding area A, and then the opening C of the wiring cord 38 of the interconnector 36.
  • the sealing member 82 is placed on the heater 92 in a state where it is disposed.
  • the sealing member 82 is preferably made of butyl resin, for example.
  • air or the like is supplied to the lower region X of the chamber 90, and the photoelectric conversion device 400 is installed on the heater 92 in a state where the diaphragm 94 is pulled upward by evacuating the upper region Y.
  • the photoelectric conversion device 400 is heated by the heater 92, and the lower region X of the laminating device 500 is evacuated and air or the like is supplied to the upper region Y as shown in FIG. 82 is pressed against the opening C.
  • the sealing member 82 softened by heating is pressed against the opening C, and the sealing member 82 is deformed according to the shape of the opening C, and the opening C is sealed.
  • the air accumulated in the gap between the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is simultaneously exhausted from the opening C, and the pressure in the gap between the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is atmospheric pressure. It is sealed in a state where the pressure is further reduced.
  • the air in the gap generated by the current collecting wiring, the insulating coating material, etc. can be exhausted between the front glass plate 30 and the back glass plate 34.
  • the influence of the expansion / contraction of air in the gap between the front glass plate 30 and the back glass plate 34 can be reduced, and damage to the front glass plate 30 and the back glass plate 34 can be suppressed.
  • the structure which seals in the state which exhausted the air between the surface glass plate 30 and the back surface glass plate 34 is the structure which pulls out the wiring code 38 from the periphery part of the photoelectric conversion apparatus shown in FIG.
  • the present invention can be similarly applied to a configuration in which the wiring cord 38 is pulled out from the central portion of the conversion device.
  • air between the front glass plate 30 and the rear glass plate 34 is exhausted from the opening C for drawing the wiring cord 38 to the outside, and the opening C is sealed in the exhausted state.
  • the present invention is not limited to this.
  • An opening other than the opening for drawing out the wiring cord 38 is provided in the photoelectric conversion device, and the air between the front glass plate 30 and the rear glass plate 34 is exhausted therefrom and sealed by the sealing member 82. Also good.
  • the photoelectric conversion device 600 includes a front glass plate 30, a photoelectric conversion unit 602, and a back glass plate 34, as shown in the external plan view of FIG. 22 and the cross-sectional view of FIG. Composed. Also in the present embodiment, at least a part of the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is melt bonded in the bonding region A.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view taken along line ee of FIG.
  • both the positive electrode 104 and the negative electrode 106 are provided on the back side opposite to the light receiving surface.
  • the comb-shaped positive electrode 104 combined with each other is not hatched, and the negative electrode 106 is hatched.
  • three photoelectric conversion elements are installed on the surface glass plate 30 so as to be opposite to each other, and electrically connected by the series interconnector 108. They are connected in series. Furthermore, these are connected in parallel at both ends (upper and lower ends in FIG. 22) of the photoelectric conversion device by the parallel interconnector 110. In this manner, a plurality of photoelectric conversion elements are connected in series or in parallel to constitute the photoelectric conversion unit 602.
  • the serial interconnector 108 is electrically connected to the positive electrode 104 and the negative electrode 106 at both ends (left and right ends in FIG. 24) of the photoelectric conversion unit 102, and the positive electrode 104 of the adjacent photoelectric conversion unit 102. And the negative electrode 106 are connected in series.
  • the parallel interconnector 110 connects the serial interconnectors 108 connected to the positive electrode 104 or the serial interconnectors 108 connected to the negative electrode 106 outside the photoelectric conversion unit 102 (upper and lower ends in FIG. 24). Electrically connect in parallel.
  • the serial interconnector 108 is preferably configured such that a ribbon-like copper foil is solder-coated and an insulating coating material 112 is applied to a region corresponding to the vicinity of the outer periphery of the photoelectric conversion element as shown in a side view of FIG.
  • the serial interconnector 108 is thermocompression bonded to the positive electrode 104 and the negative electrode 106.
  • the photoelectric conversion element is not limited to the back junction photoelectric conversion element, and for example, a thin film photoelectric conversion element having at least one pair of PIN junctions may be connected in series or in parallel.
  • the photoelectric conversion device 700 has a low refractive index on the front glass plate 30 in addition to the front glass plate 30, the photoelectric conversion unit 602, and the rear glass plate 34.
  • a layer 112 is included. Also in the present embodiment, at least a part of the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is melt bonded in the bonding region A.
  • the surface glass plate 30 is a tempered glass plate having a thickness of 1.8 mm manufactured by an air cooling tempering method.
  • the front glass plate 30 is more resistant to damage caused by wind and rain when used outdoors than the non-strengthened front glass plate 34.
  • the thickness of the back glass plate 34 is increased with respect to the thickness of the front glass plate 30.
  • the thickness of the back glass plate 34 is preferably about 5.0 mm.
  • a metal mounting stand 114 is attached to the back glass plate 34 with an adhesive or the like, and when an external force is applied to the photoelectric conversion device 700 by wind and rain, the back glass plate 34 bonded to the mounting stand 114 is used.
  • the surface glass plate 30 is greatly deformed. Therefore, the surface glass plate 30 tends to be easily damaged. At this time, since the amount of deformation of the outermost surface can be reduced as the thickness of the surface glass plate 30 is thinner, breakage can be suppressed.
  • the back glass plate 34 may also be a tempered glass plate.
  • a low refractive index layer 112 may be formed on the surface glass plate 30 as shown in FIG.
  • the low refractive index layer 112 is preferably made of, for example, porous silicon oxide.
  • Porous silicon oxide can be formed by applying a sol-gel made of a silica material such as TEOS (tetraethyl orthosilicate) on the surface glass plate 30 and baking it. Since the average refractive index of porous silicon oxide is 1.45, the light reflection loss on the surface glass plate 30 surface with a refractive index of 1.52 can be reduced.
  • the photoelectric conversion device 800 according to the sixth embodiment of the present invention is a terminal box 116 for taking out the generated current on the back glass plate 34 in addition to the photoelectric conversion device 600 according to the fourth embodiment. Is provided.
  • FIG. 26 is a plan view of the back side of the photoelectric conversion device 800 opposite to the light receiving surface.
  • FIG. 27 is a sectional view taken along line ff of FIG. Also in the present embodiment, at least a part of the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is melt-bonded in the bonding region A.
  • the current extraction part of the photoelectric conversion device 800 includes the series interconnector 108, solder 118, metal wire 120, and low melting point glass 122.
  • the metal wire 120 is passed through the through hole 34 a provided in the back glass plate 34, and the gap between the through hole 34 a and the metal wire 120 is embedded with the low melting point glass 122.
  • a wiring for taking out generated power through the back glass plate 34 is formed by the metal wire 120, and the back glass plate 34 is hermetically sealed by the low melting point glass 122.
  • the metal wire 120 is preferably an alloy of iron and nickel of 50:50.
  • Such an alloy has a thermal expansion coefficient that is relatively close to the thermal expansion coefficient of the low-melting glass 122, and can suppress cracking due to thermal expansion in the hermetic seal.
  • the tip of the metal wire 120 is connected to the serial interconnector 108 of the photoelectric conversion unit 602 disposed on the front glass plate 30 through the solder 118.
  • Solder 118 is arranged in advance at the tip of series interconnector 108 or metal wire 120, and is melted by heating through metal wire 120 exposed to the outside to connect serial interconnector 108 and metal wire 120. Can do.
  • at least a part of the front glass plate 30 and the back glass plate 34 is melt-bonded in the bonding region A.
  • the terminal box 116 includes a cable 124, solder 126, and insulating resin 128.
  • the cable 124 is connected to the metal wire 120 by solder 126.
  • the terminal box 116 is bonded to the rear glass plate 34 with an insulating resin 128.
  • the insulating resin 128 has a relatively high water vapor barrier property, but may be affected by water vapor in the long term. However, when a structure of a current extraction portion such as the photoelectric conversion device 800 is employed, moisture penetration does not reach the photoelectric conversion element, and a highly sealed photoelectric conversion device can be obtained.

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Abstract

　光起電力装置における光電変換効率を高める。表面ガラス板と、表面ガラス板上に固定され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、を備え、表面ガラス板と裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融結合されており、光電変換ユニットは、複数の光電変換素子が直列又は並列に接続されている光電変換装置とする。

Description

光電変換装置
　本発明は、光電変換装置に関する。
　太陽光を利用した発電システムとして、アモルファスや微結晶等の半導体薄膜を積層した光電変換パネルが用いられている。このような光電変換パネルを太陽光発電システムに適用する際、外周部にモジュール枠部材を装着した光電変換装置（モジュール）として設置している。
　図１２から図１４は、光電変換装置（モジュール）において一般的に用いられる構造例を示す。図１２は、薄膜シリコン太陽電池等の薄膜系太陽電池に用いられ、図１３は、単結晶又は多結晶シリコン太陽電池に用いられるスーパーストレート構造を示す。本構造では、光電変換パネル１００はガラス板（ガラス基板）１０と封止材１２とで封止され、さらに封止材１２側には屋外使用中に水分等の浸入を防ぐための金属薄膜等を有するバックシート１４を重ね合わせている。また、光電変換パネル１００の外周には、端面からの水分等の浸入及び破損を防ぐための端面シール１６を設け、さらにその外側をモジュール枠部材１８で補強している。
　図１４は、ガラスパッケージ構造の例を示す。この構造は、上記のバックシート１４をガラス板２０に置き換えたものであり、光電変換パネル１００の端部では表面側のガラス板１０と裏面側のガラス板２０との間に端面シール２２を充填して水分等の浸入を防いでいる。
　一方、特許文献１には、フェムト秒のパルス幅を有するレーザビームを照射することによってガラス同士を溶着させる技術が開示されている。
米国特許第５，６５６，１８６号公報
　スーパーストレート構造では、屋外での使用が長期間に亘るとバックシート１４と封止材１２とを透過して水分等が浸入するおそれがある。また、端面からの水分等の浸入による出力低下、断線等の不良の発生及び膜の剥離等の外観変化が生ずるおそれもある。さらに、長期的な信頼性を向上させようとすれば、封止部材の特性向上が必要となり、これらの使用量も増加するので、コストの増加を招く原因となる。
　また、ガラスパッケージ構造では、端面からの水分等の浸入を防ぐことは難しく、特殊な端面シールを用いる必要があり、コストの増加を招いている。また、モジュール枠部材１８を用いない構造の場合、夏季の高温時に封止材１２が軟化することにより、ガラス板１０とガラス板２０との相対的な位置がずれるおそれがある。
　さらに、表面側のガラス板１０上に形成された光電変換素子の裏面側には、集電や電力を光電変換装置の外部へ取り出すための集電配線、集電配線と光電変換素子の裏面電極とを絶縁するための絶縁被覆材等が配置されており、表面側のガラス板１０と裏面側のガラス板２０との間に間隙が生じる。この間隙に空気が残されると、太陽光の照射等により空気の膨張・収縮が起こり、ガラス板１０、２０の破損や間隙を介した水の浸入等のおそれがある。
　一方、間隙を小さくするべく、ガラス板１０とガラス板２０とを圧着すると、光電変換素子の裏面の構造体の凸部によって応力がガラス板２０に印加され、破損の要因となるおそれがある。
　本発明の１つの態様は、表面ガラス板と、表面ガラス板上に固定され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、を備え、表面ガラス板と裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融結合されており、光電変換ユニットは、複数の光電変換素子が直列又は並列に接続されている、光電変換装置である。
　本発明によれば、外部環境からの水分等の浸入を抑制し、長期的な信頼性を向上した光電変換装置を提供することができる。
　また、内部に残された空気の膨張・収縮による光電変換装置の破損や腐食を抑制した光電変換装置を提供することができる。
本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の製造方法を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す平面図である。 従来の光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 従来の光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 従来の光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の構成の別例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における光電変換装置の構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における光電変換装置の別例の構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における光電変換装置の別例の構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態における光電変換装置の製造方法を説明する図である。 本発明の第３の実施の形態における光電変換装置の製造方法を説明する図である。 本発明の第４の実施の形態における光電変換装置の構成を示す平面図である。 本発明の第４の実施の形態における光電変換装置の構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態における光電変換素子の構成を示す平面図及び断面図である。 本発明の第５の実施の形態における光電変換装置の構成を示す断面図である。 本発明の第６の実施の形態における光電変換装置の構成を示す平面図である。 本発明の第６の実施の形態における電流取り出し部の構成を示す断面図である。
＜基本構成＞
　本発明の第１の実施の形態における光電変換装置２００は、図１の外観平面図及び図２の断面図に示すように、表面ガラス板（ガラス基板）３０、光電変換ユニット３２、裏面ガラス板３４を含んで構成される。光電変換装置２００は、薄膜シリコン太陽電池モジュールへの適用例を示すものである。なお、図２は、図１のラインａ－ａに沿った断面図である。図２では光電変換装置２００の各構成部を明確に示すために、各構成部の厚さは実際とは異なる比で表している。
　表面ガラス板３０は、例えば、１ｍ角及び板厚４ｍｍのガラス板が適用される。ただし、これに限定されるものではなく、光電変換ユニット３２の形成に適しており、光電変換装置２００を機械的に支持できるものであればよい。光電変換装置２００の光入射は基本的に表面ガラス板３０側から行われる。
　表面ガラス板３０上には光電変換ユニット３２が形成される。光電変換ユニット３２は、透明電極、光電変換ユニット、裏面電極等を積層して形成される。透明電極は、例えば、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）のうち少なくとも一種類又は複数種を組み合わせた膜を用いることができる。また、光電変換ユニットは、例えば、アモルファスシリコン光電変換ユニット（ａ－Ｓｉユニット）や微結晶シリコン光電変換ユニット（μｃ－Ｓｉユニット）等とされる。光電変換ユニットは、タンデム型やトリプル型のように複数の光電変換ユニットを積層した構造としてもよい。裏面電極は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）や反射性金属、それらの積層構造とすることができる。透明導電性酸化物（ＴＣＯ）としては、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等が用いられ、反射性金属としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属が用いられる。
　裏面ガラス板３４は、表面ガラス板３０上に形成された光電変換ユニット３２を覆うように設けられる。裏面ガラス板３４は、例えば、表面ガラス板３０と略同じ大きさを有し、板厚２ｍｍのガラス板が適用される。ただし、これに限定されるものではない。
　表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４は、それらの外周辺領域の接合領域Ａにおいて溶融接合されている。接合領域Ａは、表面ガラス板３０において光電変換ユニット３２が形成されていない周辺部Ｂに設けられる。周辺部Ｂ（図１においてハッチングされていない領域）は、例えば、表面ガラス板３０上に一旦形成した光電変換ユニット３２をレーザ等で除去して設けることができる。表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とを溶融接合するために、図２に示すように、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の少なくとも一方の周辺部を撓ませた状態とすることが好適である。
　なお、光電変換装置２００には、光電変換ユニット３２において発電された電力を外部に取り出すためのインターコネクタ３６を設けてもよい。ここで、光電変換ユニット３２の膜厚は数μｍ及びインターコネクタ３６の厚さも数百μｍ程度であるので、周辺部Ｂの幅が１０ｍｍ程度であれば表面ガラス板３０又は裏面ガラス板３４の弾性変形により外周４辺を完全に密着させて接合領域Ａにおいて溶融接合させることができる。
　図３の断面図は、インターコネクタ３６を介して発電電力を取り出す構成例を示す。この構成例では、裏面ガラス板３４の所定の位置に開口部Ｃを設け、ここに電流パスとなる配線コード３８を通す。さらに、開口部Ｃに重なる位置に端子ボックス４０を配置し、配線コード３８を端子ボックス４０に接続する。これにより、開口部Ｃを端子ボックス４０で覆い、封止効果を損なうことなく発電電力を外部へ取り出すことができる。なお、端子ボックス４０内をブチル樹脂等で充填し、封止をより確実なものとしてもよい。また、開口部Ｃは、表面ガラス板３０側に設けてもよい。
　また、図４の平面図及び図５の断面図は、発電電力を取り出すための別の構成例を示す。図５は、図４のラインｂ－ｂに沿った断面を示す。この例では、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の外周の一部に接合領域Ａを設けず開口部Ｄとする。開口部Ｄには電流パスとなる配線コード３８を通し、この部分のみを端面シール部材４２で封止する。端面シール部材４２で封止した部分は外部環境から水分等の浸入経路となり易いが、その領域を短くすることで従来構造より光電変換装置２００の信頼性を高めることができる。
＜溶融接合方法＞
　図６は、光電変換装置２００における表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とを接合領域Ａにて溶融接合する方法を示す。
　図２に示したように、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の少なくとも一方の周辺部を撓ませて、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との周辺部Ｂを密着させた状態とする。そして、密着させた周辺部Ｂの接触面に焦点を合わせてレーザ装置５０からレーザビーム５２を照射し、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の外周４辺に沿って走査する。
　レーザビーム５２は、フェムト秒レーザビームとすることが好適である。すなわち、レーザビーム５２は、１ナノ秒以下のパルス幅を有するものとすることが好適である。また、レーザビーム５２は、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の少なくとも一方で吸収が生ずる波長とすることが好適である。例えば、レーザビーム５２は、波長８００ｎｍとすることが好適である。さらに、レーザビーム５２は、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とが溶融するに足りるエネルギー密度及び走査速度で照射することが好適である。例えば、レーザビーム５２は、１パルス当たり１０マイクロジュール（μＪ）のパルスエネルギーで照射することが好適である。また、レーザビーム５２は、６０ｍｍ／分の走査速度で走査することが好適である。また、レーザビーム５２は、表面ガラス板３０側及び裏面ガラス板３４側のいずれから照射してもよい。
　なお、光電変換ユニット３２やインターコネクタ３６の厚みが大きく、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４の周辺部の隙間が大きくなる場合には、図７の断面図に示すように、隙間に充填材５４を充填して充填材５４を溶融させて表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とを溶融接合してもよい。
　充填材５４としては、Ｓｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ等の表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とを溶融接合できる元素を含む材料を適用することが好適である。
　また、レーザビーム５２は、表面ガラス板３０側及び裏面ガラス板３４側のどちらからも照射することが可能であるので、結晶系シリコン太陽電池のように光電変換ユニット３２（シリコン基板を含む）自体が厚い場合等においては、図８に示すように、充填材５４の表面と表面ガラス板３０とを溶融接合させ、充填材５４の裏面と裏面ガラス板３４とを溶融接合させる構成としてもよい。
　このような場合、光電変換ユニット３２による凹凸を平坦化するために従来の封止材５６を併用してもよい。また、さらに封止効果を高めるために、従来の端面シール５８とフレーム６０とを併用してもよい。
　また、接合領域Ａは１本の線である必要はなく、図９の平面図及び図１０の断面図に示すように、複数の接合領域Ａを設けてもよい。図９及び図１０に示すように、接合領域Ａを平行に複数設けることによって、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との接合強度と気密性をより高めることができる。さらに、図１１に示すように、格子状に接合領域Ａを設けてもよい。これによって、接合強度と気密性をより高めることができる。なお、図１１では、図を明確に示すために接合領域Ａを線で示している。
　図１５の平面図及び図１６の断面図は、発電電力を取り出すための別の構成例を示す。図１６は、図１５のラインｄ－ｄに沿った断面を示す。この構成例では、光電変換ユニット３２で発電された電力を取り出すために第１集電配線６２及び第２集電配線６４が形成される。第１集電配線６２は、並列に分割された光電変換ユニット３２から集電を行うための配線であり、第２集電配線６４は、第１集電配線６２から端子ボックス６６までを接続する配線である。なお、光電変換ユニット３２は、並列方向だけでなく、直列方向に分割されていてもよい。この場合、直列方向に分割された太陽電池セルが透明電極や裏面電極によって直列に接続される。
　光電変換ユニット３２の裏面電極上に第１集電配線６２が延設される。第１集電配線６２は、光電変換装置２００の端辺付近において並列に分割された光電変換層の正電極同士及び負電極同士を接続するために形成される。したがって、第１集電配線６２は、光電変換層の並列分割方向に直交する方向に沿って延設される。この構成例では、図１５に示すように、第１集電配線６２は左右の端辺に上下方向に沿って延設される。これによって、直列接続された光電変換ユニット３２の正電極同士及び負電極同士が並列に接続される。
　次に、第２集電配線６４と裏面電極との間の電気的な絶縁を形成するために絶縁被覆材６８を配設する。絶縁被覆材６８は、図１５及び図１６に示すように、光電変換装置２００の左右の端辺に沿って設けられた第１集電配線６２近傍から中央部の端子ボックス６６の配置位置まで、光電変換ユニット３２の裏面電極上に延設される。ここでは、図１５に示すように、絶縁被覆材６８は、左右の第１集電配線６２の近傍から端子ボックス６６に向けて左右方向に沿って延設される。絶縁被覆材６８は、例えば、ポリエステル（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリフッ化ビニル等とすることが好適である。また、絶縁被覆材６８は、裏面にシール状に接着剤が塗布されたものを用いることが好適である。
　第２集電配線６４は、図１５及び図１６に示すように、左右の第１集電配線６２上から絶縁被覆材６８上に沿って光電変換装置２００の中央部へ向けて延設される。第２集電配線６４と光電変換ユニット３２の裏面電極との間に絶縁被覆材６８が挟み込まれ、第２集電配線６４と裏面電極との電気的な絶縁が保たれる。一方、第２集電配線６４の一端は第１集電配線６２上まで延設され、第１集電配線６２に電気的に接続される。例えば、第２集電配線６４は超音波はんだ等によって第１集電配線６２に電気的に接続することが好適である。第２集電配線６４の他端は、後述する端子ボックス６６内の電極端子に接続される。
　裏面ガラス板３４によって光電変換装置２００の裏面を封止する。このとき、裏面ガラス板３４の端子ボックス６６の取付位置付近に設けられた孔Ｘを通して第２集電配線６４の端部を引き出す。そして、第２集電配線６４の端部を端子ボックス６６内の端子電極にハンダ付け等により電気的に接続し、端子ボックス６６内の空間にシリコーン等の絶縁樹脂７０を充填して蓋をする。端子ボックス６６は、第２集電配線６４の端部の引き出し用の孔Ｘの近傍にシリコーン等を用いて接着して取り付けることが好適である。
　表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４は、それらの外周辺領域の接合領域Ａにおいて溶融接合されている。接合領域Ａは、表面ガラス板３０において光電変換ユニット３２が形成されていない周辺部Ｂに設けられる。周辺部Ｂ（図１においてハッチングされていない領域）は、例えば、表面ガラス板３０上に一旦形成した光電変換ユニット３２をレーザ等で除去して設けることができる。表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とを溶融接合するために、図１６に示すように、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の少なくとも一方の周辺部を撓ませた状態とすることが好適である。
＜第２の実施の形態＞
　第２の実施の形態における光電変換装置３００は、図１７の断面図に示すように、表面ガラス板３０、光電変換ユニット３２、裏面ガラス板３４に加えて封止材８０を含んで構成される。図１７では光電変換装置３００の各構成部を明確に示すために、各構成部の厚さは実際とは異なる比で表している。
　光電変換装置３００では、裏面ガラス板３４で光電変換ユニット３２を覆う前に、封止材８０を光電変換ユニット３２の裏面に塗布し、焼成した後に裏面ガラス板３４で覆う。
　ここで、封止材８０は、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４と熱膨張率が近い材料とすることが好適であり、酸化シリコン系の材料を用いることが好適である。酸化シリコン系の材料は、主成分としてＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘを少なくとも５０％以上含有している材料とすることが好ましい。封止剤８０を酸化シリコン系の材料とすることによって、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４との熱膨張係数を近くすることができ、太陽光照射等による加熱に起因する表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４と封止材８０との間の熱応力の発生を抑制することができる。したがって、熱応力による表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４並びに封止材８０の破損を防ぐことができる。
　例えば、酸化シリコン（ガラス）の微粒子をアクリル等の樹脂のバインダや水又は有機溶剤等の溶媒に混合させたシリカゾル（シリカゲル）をスプレー塗布法やスピンコータ塗布法等で塗布する。その後、数十℃～数百℃の加熱により封止材８０を固化させ、裏面ガラス板３４で覆い、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とを接合する。
　このように、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間において集電配線や絶縁被覆材等によって生ずる間隙の少なくとも一部を酸化シリコン系の封止材８０により埋設する。これにより、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間において生ずる間隙の空気が排除され、空気の膨張・収縮の影響を低減でき、表面ガラス板３０や裏面ガラス板３４の破損を抑制することができる。また、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間隙を介した水の浸入を防ぐことができる。
　図１７は、第２の実施の形態における光電変換装置３００の一例である。この例では、表面ガラス板３０の光電変換ユニット３２が形成された側の全面に封止材８０を塗布した構造を有する。この場合、裏面ガラス板３４で覆った後、光電変換装置３００の外周部分の封止材８０の表面と表面ガラス板３０とを溶融接合させ、封止材８０の裏面と裏面ガラス板３４とを溶融接合させてもよい。
　このような構造とすることによって、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４のいずれも大きく湾曲させることなく溶融接合させることができる。したがって、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４に印加される曲げ応力を小さくでき、表面ガラス板３０や裏面ガラス板３４の破損を抑制することができる。
　図１８は、第２の実施の形態における光電変換装置３００の別例である。この例では、表面ガラス板３０の光電変換ユニット３２が形成された側の外周部分を残して封止材８０を塗布した構造を有する。この場合、裏面ガラス板３４で覆った後、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の少なくとも一方の周辺部を撓ませた状態で表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とを溶融接合させる。接合領域は、表面ガラス板３０において光電変換ユニット３２が形成されていない周辺部とすることが好適である。
　この場合、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とが直接溶融接合されているので接合力を高くすることができる。また、表面ガラス板３０又は裏面ガラス板３４の撓みによって互いが押し付けられ、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との密着性を高めることができる。これにより、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間の空気をより排除することができ、空気の膨張・収縮による表面ガラス板３０や裏面ガラス板３４の破損の抑制効果が高まる。また、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間隙を介した水の浸入もより低減できる。
　なお、図１７及び図１８の構造は、図５に示した光電変換装置１００のように周辺部の開口部Ｄから配線コード３８を取り出す構造にも適用することができる。この場合、開口部Ｄの領域にも封止剤８０を塗布することによって、封止剤８０によって開口部Ｄを同時に封止する構成としてもよい。
　図１９は、第２の実施の形態における光電変換装置３００の別例である。この例では、表面ガラス板３０の光電変換ユニット３２が形成された側の外周部分を残して封止材８０を塗布し、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間に充填材５４を充填して充填材５４を溶融させて表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とを溶融接合した構造を有する。
　このような構造においても、図１７の例と同様に、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４に印加される曲げ応力を小さくでき、表面ガラス板３０や裏面ガラス板３４の破損を抑制することができる。充填材５４と封止剤８０とを併用する構成は、図８に示した結晶系シリコン太陽電池のように厚い光電変換ユニット３２のモジュールにも適用することができる。
　また、図１８及び図１９の例では、封止材８０を完全に固化させる前に裏面ガラス板３４によって覆う処理を行うことも好適である。封止材８０の流動性が高い状態において封止を行うことによって、周辺部における表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との隙間や充填材５４と封止材８０とによって形成される隙間における封止材８０の充填率をより高めることができる。
　なお、光電変換装置３００の周辺部以外の領域については封止材８０を完全に固化させ、その後、周辺部のみ新たに封止剤８０を塗布して、完全に固化させない状態で裏面ガラス板３４によって覆う処理としても同様の効果を得ることができる。
＜第３の実施の形態＞
　第３の実施の形態における光電変換装置４００は、第１の実施の形態における光電変換装置１００と同様の構成を有するが、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間の間隙の空気を排出し、大気圧に対して減圧状態する。
　図２０は、光電変換装置４００用のラミネート装置５００を示す。ラミネート装置５００は、チャンバ９０、ヒータ９２及びダイヤフラム９４を含んで構成される。ラミネート装置５００は、チャンバ９０の上部領域Ｙと下部領域Ｘとが伸縮性のダイヤフラム９４で仕切られた構造を有する。また、チャンバ９０の下部領域Ｘには光電変換装置４００を載置すると共に加熱するためのヒータ９２が設けられる。
　光電変換装置４００をラミネートする際には、図２０に示すように、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４とを接合領域Ａにおいて溶融接合した後、インターコネクタ３６の配線コード３８の開口部Ｃに封止部材８２を配置した状態でヒータ９２上に設置する。封止部材８２は、例えば、ブチル樹脂とすることが好適である。このとき、チャンバ９０の下部領域Ｘに空気等を供給し、上部領域Ｙを真空排気することによりダイヤフラム９４を上方へ引き上げた状態でヒータ９２上に光電変換装置４００を設置する。その後、ヒータ９２で光電変換装置４００を加熱しつつ、図２１に示すように、ラミネート装置５００の下部領域Ｘを真空排気し、上部領域Ｙへ空気等を供給することでダイヤフラム９４によって封止部材８２を開口部Ｃに押し付ける。これにより、加熱により軟化した封止部材８２が開口部Ｃに押し付けられ、封止部材８２が開口部Ｃの形状に合わせて変形し、開口部Ｃが封止される。
　このとき、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間の間隙に溜まっていた空気が開口部Ｃから同時に排気され、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間の間隙の圧力が大気圧より減圧されている状態で封止される。
　このように、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間において集電配線や絶縁被覆材等によって生ずる間隙の空気を排気した状態とすることができる。これにより、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間隙における空気の膨張・収縮の影響を低減でき、表面ガラス板３０や裏面ガラス板３４の破損を抑制することができる。また、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間隙を介した水の浸入を防ぐことができる。
　なお、表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間の空気を排気した状態で封止する構成は、図４に示す光電変換装置の周辺部から配線コード３８を引き出す構成や図１５に示す光電変換装置の中央部から配線コード３８を引き出す構成においても同様に適用することができる。
　また、第３の実施の形態では配線コード３８を外部へ引き出すための開口部Ｃから表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間の空気を排気し、排気された状態において開口部Ｃを封止するものとしたがこれに限定されるものではない。光電変換装置に配線コード３８を引き出すための開口部以外の開口部を設け、そこから表面ガラス板３０と裏面ガラス板３４との間の空気を排気し、封止部材８２によって封止する構成としてもよい。
＜第４の実施の形態＞
　本発明の第４の実施の形態における光電変換装置６００は、図２２の外観平面図及び図２３の断面図に示すように、表面ガラス板３０、光電変換ユニット６０２、裏面ガラス板３４を含んで構成される。本実施の形態においても、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の少なくとも一部が接合領域Ａにおいて溶融接合される。なお、図２３は、図２２のラインｅ－ｅに沿った断面図である。
　光電変換素子は、図２４の受光面の反対側の裏面側からみた平面図に示すように、正極側電極１０４と負極側電極１０６との両方が受光面とは反対側の裏面側に設けられた裏面接合型光電変換素子である。なお、図２４では、理解を助けるために、互いに組み合わされた櫛形の正極側電極１０４にはハッチングを施さず、負極側電極１０６にはハッチングを施して示している。図２４の正面及び側面図に示すように、本実施の形態では、３個の光電変換素子が、表面ガラス板３０上で互いに逆向きとなるように設置され、直列インターコネクタ１０８により電気的に直列接続されている。さらに、これらは、並列インターコネクタ１１０により、光電変換装置の両端（図２２の上下端）で並列に接続されている。このようにして、複数の光電変換素子が直列又は並列に接続されて光電変換ユニット６０２が構成される。
　直列インターコネクタ１０８は、光電変換ユニット１０２の両端（図２４の左右端）において、正極側電極１０４と負極側電極１０６とにそれぞれ電気的に接続され、隣り合う光電変換ユニット１０２の正極側電極１０４と負極側電極１０６とを直列接続する。並列インターコネクタ１１０は、光電変換ユニット１０２の外部（図２４の上下端）において、正極側電極１０４に接続された直列インターコネクタ１０８同士又は負極側電極１０６に接続された直列インターコネクタ１０８同士をそれぞれ電気的に並列接続する。直列インターコネクタ１０８は、リボン状の銅箔がハンダ被覆され、図２４の側面図に示すように、光電変換素子の外周近傍に相当する領域に絶縁被覆材１１２を施した構成とするとよい。直列インターコネクタ１０８は、正極側電極１０４及び負極側電極１０６に対して熱圧着される。
　このように光電変換素子を直列又は並列に接続した構成とすることにより、光電変換装置６００に接続される負荷又はパワーコンディショナーの入力に最適な電圧と電流を取り出すことができる。なお、光電変換素子は、裏面接合型光電変換素子に限定されるものではなく、例えば少なくとも１組のＰＩＮ接合を有する薄膜系光電変換素子を直列又は並列に接続したものとしてもよい。
＜第５の実施の形態＞
　本発明の第５の実施の形態における光電変換装置７００は、図２５に示すように、表面ガラス板３０、光電変換ユニット６０２、裏面ガラス板３４に加えて、表面ガラス板３０上の低屈折率層１１２を含んで構成される。本実施の形態においても、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の少なくとも一部が接合領域Ａにおいて溶融接合される。
　表面ガラス板３０は、風冷強化法により作製された厚さ１．８ｍｍの強化ガラス板である。表面ガラス板３０は、非強化の表面ガラス板３４に比べて、屋外使用時の風雨による損傷に対して耐性が高い。
　図２５に示すように、本実施例では表面ガラス板３０の厚さに対して裏面ガラス板３４の厚さを厚くする。例えば、裏面ガラス板３４の厚さは５．０ｍｍ程度とするとよい。裏面ガラス板３４に金属製の取り付け架台１１４を接着剤等で貼り付けて設置することが多く、光電変換装置７００に風雨による外力が加わった場合、取り付け架台１１４に接着されている裏面ガラス板３４に比べて表面ガラス板３０の方に大きな変形が生じる。そのため、表面ガラス板３０の方が破損しやすい傾向がある。このとき、表面ガラス板３０の厚さが薄いほど最表面の変形量を少なくすることができるため、破損を抑制することができる。なお、裏面ガラス板３４も強化ガラス板としてもよい。
　また、表面ガラス板３０上には、図２５に示すように、低屈折率層１１２を形成してもよい。低屈折率層１１２は、例えば、ポーラス酸化シリコン等とするとよい。ポーラス酸化シリコンは、ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）等のシリカ材料のゾルゲルを表面ガラス板３０上に塗布し、焼成することによって形成することができる。ポーラス酸化シリコンの平均的屈折率は１．４５であるため、屈折率が１．５２の表面ガラス板３０表面での光反射ロスを低減することができる。
＜第６の実施の形態＞
　本発明の第６の実施の形態における光電変換装置８００は、図２６に示すように、第４の形態における光電変換装置６００に加えて裏面ガラス板３４上に発電電流を取り出すための端子ボックス１１６が設けられている。なお、図２６は、光電変換装置８００の受光面とは反対側の裏面側の平面図である。図２７は、図２６のラインｆ－ｆに沿った断面図である。また、本実施の形態においても、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の少なくとも一部が接合領域Ａにおいて溶融接合される。
　光電変換装置８００の電流取り出し部は、直列インターコネクタ１０８、ハンダ１１８、金属線１２０、低融点ガラス１２２から構成される。まず、裏面ガラス板３４に設けられた貫通穴３４ａに金属線１２０を通し、貫通穴３４ａと金属線１２０との間隙を低融点ガラス１２２で埋設する。これにより、金属線１２０によって裏面ガラス板３４を通じた発電電力の取り出し配線が形成されると共に、裏面ガラス板３４は低融点ガラス１２２によって気密シールされる。金属線１２０は、例えば、鉄とニッケルが５０：５０の合金とするとよい。このような合金は、低融点ガラス１２２の熱膨張係数と比較的近い熱膨張係数を有しており、気密シールにおいて熱膨張による割れを抑制することができる。その後、ハンダ１１８を介して表面ガラス板３０に配置された光電変換ユニット６０２の直列インターコネクタ１０８に金属線１２０の先端を接続する。ハンダ１１８は予め直列インターコネクタ１０８又は金属線１２０の先端に配しておき、外部に露出した金属線１２０を介して加熱することによって溶融させて直列インターコネクタ１０８と金属線１２０とを接続することができる。その後、本実施の形態においても、表面ガラス板３０及び裏面ガラス板３４の少なくとも一部を接合領域Ａにおいて溶融接合する。
　端子ボックス１１６は、ケーブル１２４、ハンダ１２６及び絶縁樹脂１２８を含む。ケーブル１２４は、ハンダ１２６によって金属線１２０に接続される。端子ボックス１１６は、絶縁樹脂１２８によって裏面ガラス板３４に接着される。絶縁樹脂１２８は、比較的高い水蒸気バリア性を持つが、長期的には水蒸気に侵される可能性がある。しかしながら、光電変換装置８００のような電流取り出し部の構造を採用すれば、光電変換素子にまで水分侵入が及ぶことはなく、密封性の高い光電変換装置を得ることができる。
　１０　ガラス板、１２　封止材、１４　バックシート、１６　端面シール、１８　モジュール枠部材、２０　ガラス板、２２　端面シール、３０　表面ガラス板、３２　光電変換ユニット、３４　裏面ガラス板、３６　インターコネクタ、３８　配線コード、４０　端子ボックス、４２　端面シール部材、５０　レーザ装置、５２　レーザビーム、５４　充填材、５６　封止材、５８　端面シール、６０　フレーム、６２　第１集電配線、６４　第２集電配線、６６　端子ボックス、６８　絶縁被覆材、７０　絶縁樹脂、８０　封止材、８２　封止部材、９０　チャンバ、９２　ヒータ、９４　ダイヤフラム、１００　光電変換パネル、１０２　光電変換ユニット、１０４　正極側電極、１０６　負極側電極、１０８　直列インターコネクタ、１１０　並列インターコネクタ、１１２　低屈折率層、１１４　取り付け架台、１１６　端子ボックス、１１８　ハンダ、１２０　金属線、１２２　低融点ガラス、１２４　ケーブル、１２６　ハンダ、１２８　絶縁樹脂、２００、３００、４００、６００，７００，８００　光電変換装置、６０２　光電変換ユニット、５００　ラミネート装置。
 

Claims (6)

  1. 　表面ガラス板と、
    　前記表面ガラス板上に固定され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、
    　前記光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、
    を備え、
    　前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融結合されており、
    　前記光電変換ユニットは、複数の光電変換素子が直列又は並列に接続されていることを特徴とする光電変換装置。
  2. 　請求項１に記載の光電変換装置であって、
    　前記光電変換ユニットは、裏面接合型光電変換素子又は少なくとも１組のＰＩＮ接合を有する薄膜系光電変換素子を含むことを特徴とする光電変換装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の光電変換装置であって、
    　前記表面ガラス板又は前記裏面ガラス板のいずれか一方が強化ガラス板であることを特徴とする光電変換装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の光電変換装置であって、
    　前記裏面ガラス板は、前記表面ガラス板より厚いことを特徴とする光電変換装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の光電変換装置であって、
    　前記表面ガラス板の受光面側には、前記表面ガラス板よりも屈折率の小さい低屈折率層が設けられていることを特徴とする光電変換装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の光電変換装置であって、
    　前記裏面ガラス板上には、発電電流を取り出すための取り出し部が設けられ、
    　前記取り出し部は、前記裏面ガラス板に設けられた貫通穴と、前記貫通穴を貫通して前記光電変換ユニットに接続された金属線と、前記貫通穴と前記金属線との間隙を封止するガラス部材と、を含むことを特徴とする光電変換装置。
     
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