WO2019026441A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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WO2019026441A1
WO2019026441A1 PCT/JP2018/022993 JP2018022993W WO2019026441A1 WO 2019026441 A1 WO2019026441 A1 WO 2019026441A1 JP 2018022993 W JP2018022993 W JP 2018022993W WO 2019026441 A1 WO2019026441 A1 WO 2019026441A1
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WO
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electrode
solar cell
cell module
photoelectric conversion
substrate
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Application number
PCT/JP2018/022993
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩孝 佐野
順次 荒浪
Original Assignee
京セラ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present disclosure relates to a solar cell module.
  • solar cell modules in which a plurality of cells are formed on a substrate (for example, JP-A-2015-46523).
  • a solar cell module includes a substrate, a first electrode, a laminated semiconductor, a second electrode, and a wire for extracting power.
  • the first electrode is located on the substrate.
  • the stacked semiconductor is located on the first electrode.
  • the second electrode has a first portion located on the stacked semiconductor and a second portion located extending from the first portion to the outside of the stacked semiconductor in plan view.
  • the wire is located on the second electrode in the second portion.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of the configuration of the solar cell module 100
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the solar cell module 100
  • FIG. FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of the configuration of an end portion of a module 100.
  • the solar cell module 100 is a thin film solar cell module, and includes a substrate 51, a plurality of photoelectric conversion cells 10, and wirings 31 and 32.
  • the substrate 51 has, for example, a flat shape.
  • the substrate 51 may be located on the surface side of the solar cell module 100.
  • external light for example, sunlight
  • the substrate 51 a substrate having translucency with respect to the wavelength band of light which the solar cell module 100 makes a target of photoelectric conversion is adopted.
  • the substrate 51 is transparent.
  • a translucent insulating material such as glass may be employed. Outside light passes through the substrate 51 and enters the interior of the solar cell module 100. Below, the case where visible light is contained in the wavelength band of the light which the solar cell module 100 makes object of photoelectric conversion is described.
  • XYZ coordinates are additionally shown in FIGS. 1 to 3.
  • the X-axis and the Y-axis are disposed in parallel to one major surface 51 a of the substrate 51, and the Z-axis is disposed perpendicularly to the one major surface 51 a of the substrate 51.
  • the X, Y and Z axes are orthogonal to one another.
  • one side in the Z-axis direction is also referred to as the + Z side
  • the other side in the Z-axis direction is also referred to as the ⁇ Z side.
  • One principal surface on the ⁇ Z side of the substrate 51 can form the surface of the solar cell module 100.
  • the outside light enters the solar cell module 100 from the ⁇ Z side in FIG.
  • the thickness of the substrate 51 may be, for example, about 1 mm or more and 3 mm or less.
  • the substrate 51 may have a rectangular shape (specifically, a rectangular shape) in a plan view (that is, viewed from the Z-axis direction).
  • the X axis is disposed along the long side of the substrate 51.
  • a plurality of photoelectric conversion cells 10 are located on one principal surface 51 a of the substrate 51 on the + Z side.
  • the plurality of photoelectric conversion cells 10 are formed side by side, for example, in the Y-axis direction.
  • the number of photoelectric conversion cells 10 is not particularly limited, and may be set as appropriate.
  • Each of the photoelectric conversion cells 10 converts external light incident from the outside into electric power and outputs the electric power.
  • the photoelectric conversion cell 10 has a laminated semiconductor 12 and electrodes 11 and 13 (see FIGS. 2 and 3).
  • each structure is shifted and shown to the X-axis direction.
  • the respective configurations do not have to be offset in the X-axis direction. The same applies to the drawings referred to later.
  • the stacked semiconductor 12 is a so-called photoelectric conversion layer, and includes, for example, a semiconductor of a first conductivity type (for example, n-type) and a semiconductor of a second conductivity type (for example, p-type) opposite to the first conductivity type. At junctions of these semiconductors, photoelectric conversion is performed, and generated electrons and holes flow to the electrodes 11 and 13, respectively.
  • the laminated semiconductor 12 may include, for example, a semiconductor of a first conductivity type, a semiconductor of a second conductivity type, and an intrinsic semiconductor (i-type semiconductor). The intrinsic semiconductor is located between the semiconductor of the first conductivity type and the semiconductor of the second conductivity type.
  • the semiconductor of the first conductivity type and the semiconductor of the second conductivity type can function as a transport layer.
  • a photoelectric conversion layer used in a silicon-based solar cell, a compound-based solar cell, or another type of solar cell may be employed.
  • the silicon-based solar cells may include, for example, amorphous silicon-based solar cells.
  • the compound-based solar cell may include, for example, a solar cell in which a compound semiconductor such as CIS, CIGS, cadmium telluride (CdTe), or a compound having a perovskite structure is used.
  • Other types of solar cells can include, for example, solar cells such as organic or dye sensitizing systems.
  • Various semiconductor layers constituting the laminated semiconductor 12 can be appropriately formed by vapor phase film forming methods such as physical vapor phase method and chemical vapor phase method, or liquid phase film formation methods such as coating method and spin coating method. It can be formed. Also, the shape of the semiconductor layer can be formed by patterning such as photolithography or laser scrubbing.
  • the power generated in the laminated semiconductor 12 is output from the electrodes 11 and 13.
  • the electrodes 11 and 13 sandwich the laminated semiconductor 12 in the Z-axis direction. Specifically, the electrode 11 is positioned in contact with one principal surface on the ⁇ Z side of the laminated semiconductor 12, and the electrode 13 is positioned in contact with one principal surface on the + Z side of the laminated semiconductor 12. .
  • the electrode 11 is formed on the one principal surface 51 a on the + Z side of the substrate 51.
  • an electrode 11 having transparency to the wavelength band of light to be subjected to photoelectric conversion of the photoelectric conversion cell 10 for example, a transparent electrode TCO: Transparent Conductive Oxide
  • the electrode 11 may be formed of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide), zinc oxide or tin oxide.
  • the electrode 13 may be a transparent electrode or a non-transparent electrode such as metal (for example, copper, silver or aluminum).
  • Such electrodes 11 and 13 can be formed, for example, using a film forming method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method.
  • the laminated semiconductor 12 and the electrodes 11 and 13 have a rectangular shape in a plan view, and the longitudinal direction thereof is formed along the X-axis direction.
  • the width (the width along the Y-axis direction) of the laminated semiconductor 12 can be set to about 1 mm to 100 mm.
  • the thickness of the laminated semiconductor 12 can be set to, for example, about 0.3 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the width (the width along the Y-axis direction) of the electrode 11 and the electrode 13 may also be set to, for example, about 1 [mm] or more and 100 [mm] or less.
  • the width (the width along the Y-axis direction) of the gap (the gap) between the stacked semiconductors 12 may be set to, for example, about 1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the electrode 13 of each photoelectric conversion cell 10 is positioned in a state electrically connected to the electrode 11 of the photoelectric conversion cell 10 adjacent to the photoelectric conversion cell 10 on the + Y side.
  • the laminated semiconductor 12 of a certain photoelectric conversion cell 10 is positioned to extend above the end of the electrode 11 of the photoelectric conversion cell 10 adjacent thereto, and the laminated semiconductor 12 is concerned A via 121 connected to the electrode 11 is formed.
  • the electrode 13 of a certain photoelectric conversion cell 10 is located in a state of being connected to the electrode 11 of the photoelectric conversion cell 10 adjacent thereto through the via 121. That is, the plurality of photoelectric conversion cells 10 are located in a state of being connected in series with each other by the electrodes 11 and 13.
  • the wiring 31 is located in a state of being electrically connected to the electrode 11 of the photoelectric conversion cell 10 located at the end on the -Y side.
  • the photoelectric conversion cell 10 located at the end on the -Y side is referred to as a photoelectric conversion cell 10A, and the symbol A is added to the laminated semiconductor 12 and the electrodes 11 and 13 belonging to the photoelectric conversion cell 10A.
  • the electrode 11A is an electrode 11 belonging to the photoelectric conversion cell 10A.
  • the electrode 11A is positioned extending from the laminated semiconductor 12A to the -Y side, and the wiring 31 is positioned on the end portion of the electrode 11A on the -Y side. .
  • the wiring 31 is located above the region on the ⁇ Y side of one principal surface on the + Z side of the electrode 11A.
  • the wiring 31 and the electrode 11 are positioned in a state in which they are fixed to be conductive with each other. This fixing can be performed using, for example, solder or a conductive adhesive.
  • the wiring 32 is located in a state of being electrically connected to the electrode 13 of the photoelectric conversion cell 10 located at the end on the + Y side.
  • the photoelectric conversion cell 10 located at the end on the + Y side is referred to as a photoelectric conversion cell 10B, and a symbol B is added to the laminated semiconductor 12 and the electrodes 11 and 13 belonging to the photoelectric conversion cell 10B.
  • the electrode 11B is an electrode 11 belonging to the photoelectric conversion cell 10B.
  • the electrode 14 (hereinafter also referred to as a dummy electrode) is located on the one main surface 51 a of the substrate 51 on the + Y side of the electrode 11B.
  • the dummy electrode 14 is positioned adjacent to the electrode 11B with a gap. That is, the dummy electrode 14 is located in a state of being separated from the electrode 11B in the Y-axis direction.
  • the dummy electrode 14 has, for example, a rectangular shape in a plan view, and the longitudinal direction of the dummy electrode 14 is disposed along the X-axis direction.
  • the dummy electrode 14 is formed of, for example, the same material as the electrode 11, and is formed in the same process as the electrode 11. Specifically, a first conductive layer to be the electrode 11 and the dummy electrode 14 is formed on one main surface 51 a of the substrate 51 by, for example, a sputtering method or a coating method. Next, the electrode 11 and the dummy electrode 14 are formed on the one main surface 51 a of the substrate 51 by patterning the first conductive layer by photolithography or laser scrubbing.
  • the laminated semiconductor 12B is located in a state of extending also from the electrode 11B to the + Y side.
  • the end on the + Y side of the laminated semiconductor 12 B is located above the end on the ⁇ Y side of the dummy electrode 14.
  • the electrode 13B has a portion 13B1 located on the stacked semiconductor 12B and a portion 13B2 located in a state of extending from the portion 13B1 to the outside (here, the + Y side here) of the stacked semiconductor 12B in plan view. doing.
  • the portion 13B2 is located on the + Z side of the portion 13B1 and on one principal surface of the dummy electrode 14 on the + Z side. That is, the portion 13B2 of the electrode 13B is located on the + Z side of the dummy electrode 14 at a position adjacent to the laminated semiconductor 12B.
  • the side surface 122 on the + Y side of the laminated semiconductor 12B is located on the dummy electrode 14, and the electrode 13B is located in a state where a step is formed on the side surface 122. That is, since the electrode 13B is located over both the stacked semiconductor 12B at the higher position and the dummy electrode 14 at the lower position, a step is formed in the vicinity of the boundary between the portions 13B1 and 13B2.
  • Such a structure can be created, for example, by the following procedure. That is, after the electrode 11 and the dummy electrode 14 are formed on the one main surface 51 a of the substrate 51, various semiconductor layers to be the laminated semiconductor 12 are sequentially formed. Next, the various semiconductor layers are patterned by photolithography or laser scrubbing. Specifically, the semiconductor layer on the dummy electrode 14 is appropriately removed while forming the via 121 capable of connecting the electrodes 11 and 13 in the semiconductor layer. Next, a second conductive layer to be the electrode 13 is formed by, for example, a sputtering method or a coating method. Next, the second conductive layer and the semiconductor layer are patterned by photolithography or laser scrubbing to form a stacked semiconductor 12 and an electrode 13. By such a procedure, the portion 13B2 of the electrode 13B is disposed on one principal surface of the dummy electrode 14 on the + Z side.
  • the wiring 32 is located above the electrode 13B in the portion 13B2. In other words, the wiring 32 is located on one principal surface on the + Z side of the portion 13B2 of the electrode 13B.
  • the wiring 32 is conductively fixed to the electrode 13B. This fixing can be performed using, for example, solder or a conductive adhesive.
  • the wires 31 and 32 may have, for example, a strip-like plate shape.
  • a material of the wires 31 and 32 for example, a conductive metal such as copper or aluminum may be employed.
  • a thickness of about 0.1 [mm] to 0.5 [mm] or less and a width of 2 [mm] to 10 [mm] or less A band-like plate shape may be employed.
  • the wires 31 and 32 are positioned such that their longitudinal directions are along the X-axis direction (see FIGS. 1 and 3).
  • the wires 31 and 32 may be formed of metal paste.
  • the metal paste is composed of, for example, conductive particles (for example, fine particles of silver), a binder and a solvent.
  • the metal paste is applied onto the electrodes 11A and 13B, respectively, and dried or cured to form the wirings 31 and 32.
  • the wiring 31 can be formed on the one principal surface on the + Z side of the electrode 11A
  • the wiring 32 can be formed on the one principal surface on the + Z side of the electrode 13B.
  • the plurality of photoelectric conversion cells 10 are located in a state where they are connected in series with each other between the wires 31 and 32.
  • the wires 31 and 32 function as output wires for extracting electric power from one set of the plurality of photoelectric conversion cells 10. That is, the wires 31 and 32 function as a wire (wiring for output) for extracting power of the solar cell module 100.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a solar cell module 100 'according to the first comparative example.
  • the solar cell module 100 ′ differs from the solar cell module 100 in the configuration of the photoelectric conversion cell 10 ⁇ / b> B and the arrangement position of the wiring 32.
  • the electrode 13B is connected to the electrode 14 through the via 121 formed in the laminated semiconductor 12B, and the wiring 32 is located not on the electrode 13B but on one principal surface of the electrode 14 on the + Z side. There is.
  • the wiring 32 is located in a state of being electrically connected to the electrode 13 B through the electrode 14.
  • a junction interface with the electrode 13 B and the electrode 14 exists in the current path passing through the wiring 32 and the electrode 13 B.
  • an example of this current path is indicated by a thick arrow. Since the resistance value of this bonding interface is high, the wiring 32 is electrically connected to the electrode 13B with a relatively high resistance value. Therefore, the solar cell module 100 outputs electric power from the wirings 31 and 32 with high resistance.
  • the wiring 32 is located not on the dummy electrode 14 but on the electrode 13B. That is, in the current path passing through the wiring 32 and the electrode 13B of the solar cell module 100, there is no bonding interface between the electrode 13B and the electrode 14 according to the comparative example. In the example of FIG. 2, an example of this current path is indicated by a thick arrow. Since a junction interface between the electrode 13B and the electrode 14 does not exist in this current path, the resistance value in the current path can be reduced. Therefore, the solar cell module 100 can output power from the wirings 31 and 32 with low resistance. As a result, the power that can be output from the solar cell module 100 can be improved.
  • the dummy electrode 14 does not necessarily have to have conductivity, and even if it has conductivity, the dummy electrode 14 does not necessarily have to be formed of the same material as the electrode 11. However, if the dummy electrode 14 is formed of the same material as the electrode 11, the dummy electrode 14 can be formed in the same process as the electrode 11 as described above, which facilitates manufacture. As a result, the manufacturing cost can be reduced.
  • a structure for example, Patent Document 1 in which the wiring 32 is disposed on one principal surface on the + Z side of the electrode 13B at a position overlapping the stacked semiconductor 12B in the Z-axis direction is considered. Also in this structure, the junction interface does not exist in the current path passing through the wiring 32 and the electrode 13B. Therefore, the solar cell module according to the second comparative example can also output power with low resistance.
  • a force stress
  • this force is easily transmitted to the laminated semiconductor 12B immediately below, whereby the semiconductor layers constituting the laminated semiconductor 12B peel off. It's easy to do. Such peeling may cause the solar cell module to malfunction.
  • the solar cell module 100 since the laminated semiconductor 12B does not exist immediately below the wiring 32, the force applied to the wiring 32 is hard to be transmitted to the laminated semiconductor 12B. Each semiconductor layer is difficult to peel off. Therefore, the reliability of the solar cell module 100 can be improved.
  • the force applied to the wiring 32 is easily transmitted to the portion 13B2 of the electrode 13B and the dummy electrode 14.
  • the portion 13B2 of the electrode 13B is peeled off from the dummy electrode 14 or the dummy electrode 14 is peeled off from the substrate 51, as long as the wiring 32 is connected to the portion 13B2 of the electrode 13B, The function of the battery module 100 can be maintained. In other words, malfunction of the solar cell module 100 is less likely to occur.
  • the wiring 32 may be separated from the step of the electrode 13B in the Y-axis direction, or may be in contact with the side surface of the step of the electrode 13B in the Y-axis direction.
  • the solder may be melted and flow to the -Y side to be in contact with the side surface of the step of the electrode 13B.
  • the contact area between the wire 32 and the electrode 13B can be increased, so that the resistance value between the wire 32 and the electrode 13B can be reduced.
  • the wiring 32 is separated from the step of the electrode 13B, there is no need to improve the positional accuracy of the wiring 32, so it is easy to manufacture the solar cell module 100.
  • the solar cell module 100 may be disposed with the substrate 51 facing the sun, and may be disposed facing the ground (or the roof of a building).
  • a transparent electrode is employed as the electrode 11.
  • the electrode 13 may be a transparent electrode or a non-transparent electrode such as metal.
  • a transparent electrode is employed as the electrode 13.
  • the electrode 11 may be a transparent electrode or a non-transparent electrode such as metal.
  • a plurality of solar cell modules 100 may be stacked in the Z-axis direction to constitute a solar cell module having a tandem structure.
  • a transparent electrode is adopted as the electrode 11 as described above.
  • the dummy electrode 14 formed in the same step as the electrode 11 also becomes thin, and the resistance value of the dummy electrode 14 becomes high.
  • the solar cell module 100 since the wiring 32 is directly disposed on the electrode 13B, even if the resistance value of the dummy electrode 14 increases, the resistance of the current path passing through the wiring 32 and the electrode 13B. Do not increase the value. That is, when the external light is incident from the -Z side, the resistance value of the electrode 14 is increased in the solar cell module 100 'of FIG. 4 to increase the resistance value of the current path passing through the wiring 32 and the electrode 13B. On the other hand, in the solar cell module 100 of FIG. 2, such an increase in the resistance value of the current path is not caused, so that the reduction of the power that can be output from the solar cell module 100 can be avoided. Therefore, the solar cell module 100 is particularly effective when external light is incident from the -Z side.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the solar cell module 100A
  • FIG. 6 is a plan view showing an example of the configuration of the solar cell module 100A.
  • the solar cell module 100A differs from the solar cell module 100 in terms of the presence or absence of the dummy electrode 14. In other words, in the solar cell module 100A, the dummy electrode 14 is not present.
  • the laminated semiconductor 12B is positioned extending from one principal surface on the + Z side of the electrode 11B along the side surface on the + Y side of the electrode 11B. (See FIG. 5).
  • the portion 13B1 of the electrode 13B is located on one principal surface on the + Z side of the laminated semiconductor 12B, and the portion 13B2 of the electrode 13B is on the + Z side of the substrate 51 on the + Z side of the laminated semiconductor 12B. It is located in That is, not only the stacked semiconductor 12B but also the dummy electrode 14 is not present between the portion 13B2 of the electrode 13B and the substrate 51.
  • Such a structure can be created, for example, by the following procedure. That is, the first conductive layer to be the electrode 11 is formed on one main surface 51 a of the substrate 51, and then the electrode 11 is formed by forming a pattern by photolithography or laser scrubbing. At this time, the first conductive layer is removed in the region on the + Y side of the electrode 11B. Thus, the dummy electrode 14 is not formed on the one main surface 51 a of the substrate 51.
  • the subsequent procedure is similar to that of the solar cell module 100. Thereby, the portion 13B2 of the electrode 13B is directly disposed on the one main surface 51a of the substrate 51.
  • the wire 32 is located on one principal surface on the + Z side of the electrode 13B, power can be output from the wires 31 and 32 with low resistance.
  • the laminated semiconductor 12B is not present immediately below the wiring 32. Therefore, even if a force is applied to the wiring 32, this force is not easily transmitted to the stacked semiconductor 12B, and it is possible to suppress the occurrence of peeling in the stacked semiconductor 12B. Therefore, the reliability of the solar cell module 100A can be improved.
  • the dummy electrode 14 is not disposed between the portion 13B2 of the electrode 13B and the substrate 51. Thus, the cost of the material of the dummy electrode 14 can be reduced.
  • the solar cell module 100A is particularly useful when the adhesion strength between the electrode 13B and the substrate 51 is higher than the adhesion strength between the electrode 11B and the substrate 51.
  • the adhesion strength between the electrode 13B and the substrate 51 is higher than the adhesion strength between the electrode 11B and the substrate 51.
  • an electrode formed by a coating method or a vapor deposition method as the electrode 11B, an electrode formed by a sputtering method as the electrode 13B, etc. may be employed. .
  • the adhesion strength between the dummy electrode 14 formed of the same material as the electrode 11B and the substrate 51 is the same as the electrode 13B and the substrate in the solar cell module 100A. Lower than the adhesion strength between 51 and. Therefore, in the case of adopting the above combination, it is preferable to adopt the solar cell module 100A. This is because peeling that occurs between the substrate 51 and the electrode 13B can be suppressed.
  • the adhesion strength can be measured by a tensile tester.
  • the electrode 11B is formed on one principal surface 51a of the substrate 51, and the substrate 51 is pulled and fixed to a testing machine.
  • the tensile tester measures the adhesion strength by applying a force to the electrode 11B and peeling the electrode 11B from the one major surface 51a of the substrate 51.
  • the adhesion strength between the electrode 13B and the substrate 51 is also the same.
  • the portion 13B1 of the electrode 13B is located on the + Z side main surface of the laminated semiconductor 12B.
  • the portion 13B2 of the electrode 13B is located on one principal surface on the + Z side of the dummy electrode 14 (FIG. 2), and on the one major surface 51a of the substrate 51 in the solar cell module 100A. Located in ( Figure 5).
  • a step corresponding to the thickness of the laminated semiconductor 12B is formed on the electrode 13B, and in the solar cell module 100A, a step corresponding to the sum of the thickness of the electrode 11 and the thickness of the laminated semiconductor 12 is It is formed on the electrode 13B.
  • the step is lower in the solar cell module 100. Since the lower the level difference, the easier the electrode 13B is formed in the manufacturing process, the solar cell module 100 is easier to manufacture.
  • solar cell module 100, 100A was constituted by a plurality of photoelectric conversion cells 10 connected in series with each other.
  • the photoelectric conversion cells 10 may be appropriately connected in parallel.
  • the specific example will be described.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the solar cell module 100B.
  • the solar cell module 100B includes a first photoelectric conversion cell group 10a and a second photoelectric conversion cell group 10b, which are formed on one main surface 51a of the substrate 51.
  • the first photoelectric conversion cell group 10 a has a plurality of photoelectric conversion cells 10
  • the second photoelectric conversion cell group 10 b also has a plurality of photoelectric conversion cells 10.
  • the plurality of photoelectric conversion cells 10 belonging to the first photoelectric conversion cell group 10a are formed side by side along the Y-axis direction, and are located in a state of being connected in series with each other.
  • the plurality of photoelectric conversion cells 10 belonging to the second photoelectric conversion cell group 10b are also formed side by side along the Y-axis direction, and are positioned in a mutually connected series.
  • the first photoelectric conversion cell group 10a and the second photoelectric conversion cell group 10b are formed side by side along the Y direction, and are positioned in parallel to each other.
  • the second photoelectric conversion cell group 10b is located on the + Y side of the first photoelectric conversion cell group 10a.
  • the electrode 11 of the photoelectric conversion cell 10 located at the end on the -Y side of the first photoelectric conversion cell group 10a is located in a state of being connected to the wiring 31a.
  • the wire 31 a is the same as the wire 31, and is located on the + Z side main surface of the electrode 11 at a position adjacent to the stacked semiconductor 12 of the photoelectric conversion cell 10.
  • the electrode 11 of the photoelectric conversion cell 10 located at the end on the + Y side of the second photoelectric conversion cell group 10 b is located in a state of being connected to the wiring 31 b.
  • the wiring 31 b is the same as the wiring 31 and is located on the + Z side main surface of the electrode 11 at a position adjacent to the laminated semiconductor 12 of the photoelectric conversion cell 10.
  • the wires 31a and 31b are appropriately routed and located in a state of being electrically connected to each other.
  • the photoelectric conversion cell 10 (hereinafter referred to as photoelectric conversion cell 10Ba) located at the + Y side end of the first photoelectric conversion cell group 10a and the photoelectric conversion cell located at the -Y side end of the second photoelectric conversion cell group 10b
  • the dummy electrode 14 is located on the one main surface 51 a of the substrate 51 between 10 (hereinafter referred to as “photoelectric conversion cell 10 Bb”). That is, the dummy electrode 14 is located between the electrode 11 of the photoelectric conversion cell 10Ba and the electrode 11 of the photoelectric conversion cell 10Bb.
  • the dummy electrode 14 is positioned away from both electrodes 11 in the Y-axis direction.
  • the stacked semiconductor 12 of the photoelectric conversion cell 10Ba extends on the + Y side, and the end on the + Y side is located on the end on the ⁇ Y side of the dummy electrode 14.
  • the stacked semiconductor 12 of the photoelectric conversion cell 10Bb extends to the -Y side, and the end on the -Y side is located on the end on the + Y side of the dummy electrode 14.
  • the electrode 13 is located across the one principal surface on the + Z side of the laminated semiconductor 12 of the photoelectric conversion cells 10Ba and 10Bb and the one principal surface on the + Z side of the dummy electrode 14. That is, the electrode 13 is a dummy electrode between the portion 13Ba located on the stacked semiconductor 12 of the photoelectric conversion cell 10Ba, the portion 13Bb located on the stacked semiconductor 12 of the photoelectric conversion cell 10Bb, and the portions 13Ba and 13Bb. And 14 has a portion 13Bab located above it.
  • the portion 13Bab extends from the portion 13Ba to the outside (+ Y side) of the stacked semiconductor 12 of the photoelectric conversion cell 10Ba in plan view, and from the portion 13Bb to the outside ( ⁇ Y side) of the stacked semiconductor 12 of the photoelectric conversion cell 10Bb.
  • the electrode 13 functions as the electrode 13 of the photoelectric conversion cells 10Ba and 10Bb, and is positioned in a state where the photoelectric conversion cells 10Ba and 10Bb are electrically connected to each other.
  • the wiring 32 is located on one principal surface on the + Z side of the portion 13 Bab of the electrode 13.
  • this solar cell module 100B in a state in which the first photoelectric conversion cell group 10a and the second photoelectric conversion cell group 10b are connected in parallel to each other between the pair of the wirings 31a and 31b and the wiring 32. positioned. As a result, the current output from the pair of wires 31a and 31b and the wire 32 can be increased.
  • the wiring 32 is located on one principal surface on the + Z side of the electrode 13. Therefore, in the current path passing through the wiring 32 and the electrode 13, the wiring of the electrode 13 and the dummy electrode 14 is There is no bonding interface between them. Therefore, the solar cell module 100B can also output power with low resistance.
  • the laminated semiconductor 12 does not exist directly under the wiring 32, so even if a force is applied to the wiring 32, this force is not transmitted to the laminated semiconductor 12 easily and peeling is caused to the laminated semiconductor 12 It is hard to occur. Therefore, the reliability of the solar cell module 100B can be improved.
  • step difference in the electrode 13 can be made low. Therefore, it is easy to manufacture solar cell module 100B.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the solar cell module 100C.
  • the solar cell module 100C is different from the solar cell module 100B in that the dummy electrode 14 is present. In other words, in the solar cell module 100C, the dummy electrode 14 is not present.
  • the portions 13Bab of the electrodes 13 of the photoelectric conversion cells 10Ba and 10Bb are located on one main surface 51a of the substrate 51 between the photoelectric conversion cells 10Ba and 10Bb.
  • the wiring 32 is located on one principal surface on the + Z side of the portion 13 Bab of the electrode 13.
  • the solar cell module 100C can also output power with low resistance. Moreover, since the dummy electrode 14 is not present, the cost of the dummy electrode 14 can be reduced.

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Abstract

太陽電池モジュールは基板と第１電極と積層半導体と第２電極と電力取り出し用の配線とを備えている。第１電極は基板の上に位置している。積層半導体は第１電極の上に位置している。第２電極は積層半導体の上に位置している第１部分と、平面視において第１部分から積層半導体の外側に延在した状態で位置している第２部分とを有する。配線は第２部分において第２電極の上に位置している。

Description

太陽電池モジュール
　本開示は、太陽電池モジュールに関する。
　太陽電池モジュールには、基板の上に複数のセルが形成されるものがある（例えば特開２０１５－４６５２３号公報）。
　太陽電池モジュールが開示される。一実施の形態において、太陽電池モジュールは基板と第１電極と積層半導体と第２電極と電力取り出し用の配線とを備えている。第１電極は基板の上に位置している。積層半導体は第１電極の上に位置している。第２電極は積層半導体の上に位置している第１部分と、平面視において第１部分から積層半導体の外側に延在した状態で位置している第２部分とを有する。配線は第２部分において第２電極の上に位置している。
太陽電池モジュールの構成の一例を概略的に示す平面図である。 太陽電池モジュールの構成の一例を概略的に示す断面図である。 太陽電池モジュールの端部の構成の一例を概略的に示す平面図である。 比較例にかかる太陽電池モジュールの構成の一例を概略的に示す断面図である。 太陽電池モジュールの構成の一例を概略的に示す断面図である。 太陽電池モジュールの端部の構成の一例を概略的に示す平面図である。 太陽電池モジュールの構成の一例を概略的に示す断面図である。 太陽電池モジュールの構成の一例を概略的に示す断面図である。
　実施の形態．
　以下、実施形態の各例ならびに各種変形例を図面に基づいて説明する。なお、図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係などは適宜変更され得る。
　＜太陽電池モジュール＞
　図１から図３は、太陽電池モジュール１００の構成の一例を概略的に示す図である。図１は、太陽電池モジュール１００の構成の一例を概略的に示す平面図であり、図２は、太陽電池モジュール１００の構成の一例を概略的に示す断面図であり、図３は、太陽電池モジュール１００の端部の構成の一例を概略的に示す平面図である。
　太陽電池モジュール１００は薄膜型の太陽電池モジュールであって、基板５１と複数の光電変換セル１０と配線３１，３２とを備えている。基板５１は例えば平板状の形状を有している。基板５１は太陽電池モジュール１００の表面側に位置していてもよい。この場合、外光（例えば太陽光）は基板５１側から太陽電池モジュール１００の内部に入射する。よってこの場合、基板５１としては、太陽電池モジュール１００が光電変換の対象とする光の波長帯域についての透光性を有する基板が採用される。この波長帯域に可視光が含まれている場合には、基板５１は透明となる。この基板５１に含まれる主な材料としては、例えばガラスなどの透光性の絶縁材料が採用され得る。外光は基板５１を透過して太陽電池モジュール１００の内部へと入射する。以下では、太陽電池モジュール１００が光電変換の対象とする光の波長帯域に可視光が含まれる場合について述べる。
　図１から図３には、ＸＹＺ座標が付記されている。このＸＹＺ座標において、Ｘ軸およびＹ軸は基板５１の一主面５１ａに平行に配置され、Ｚ軸は基板５１の一主面５１ａに垂直に配置されている。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は互いに直交する。以下では、Ｚ軸方向の一方側を＋Ｚ側とも呼び、Ｚ軸方向の他方側を－Ｚ側とも呼ぶ。Ｘ軸およびＹ軸についても同様である。
　基板５１の－Ｚ側の一主面は太陽電池モジュール１００の表面を形成し得る。この場合、外光は図２において－Ｚ側から太陽電池モジュール１００に入射する。基板５１の厚さは、例えば、１［ｍｍ］以上で且つ３［ｍｍ］以下程度であってよい。図１に例示するように、基板５１は平面視において（つまり、Ｚ軸方向から見て）、矩形状（具体的には長方形）の形状を有していてもよい。図１の例においては、Ｘ軸は基板５１の長辺に沿って配置されている。
　基板５１の＋Ｚ側の一主面５１ａの上には、複数の光電変換セル１０が位置している。複数の光電変換セル１０は、例えば、Ｙ軸方向において並んで形成されている。光電変換セル１０の数は特に制限されず、適宜に設定され得る。光電変換セル１０の各々は、外部から入射した外光を電力に変換し、当該電力を出力する。
　この光電変換セル１０は積層半導体１２と電極１１，１３とを有している（図２および図３参照）。なお図３の例においては、図を見やすくするために、各構成をＸ軸方向にずらせて示している。実際には各構成はＸ軸方向にずれていなくてもよい。この点は、後に参照する図面についても同様である。
　積層半導体１２はいわゆる光電変換層であって、例えば、第１導電型（例えばｎ型）の半導体および第１導電型とは反対の第２導電型（例えばｐ型）の半導体を含んでいる。これらの半導体の接合部では、光電変換が行われ、発生した電子および正孔がそれぞれ電極１１，１３へと流れる。あるいは、積層半導体１２は、例えば、第１導電型の半導体、第２導電型の半導体および真性半導体（ｉ型の半導体）を含んでいてもよい。真性半導体は第１導電型の半導体および第２導電型の半導体の間に位置する。真性半導体では、光電変換が行われ、発生した電子および正孔がそれぞれ第１導電型の半導体および第２導電型の半導体を経由してそれぞれ電極１１，１３へと流れる。この場合、第１導電型の半導体および第２導電型の半導体は輸送層として機能できる。
　積層半導体１２の具体例としては、例えばシリコン系の太陽電池、化合物系の太陽電池またはその他のタイプの太陽電池で用いられる光電変換層が採用され得る。シリコン系の太陽電池には、例えば、アモルファスシリコンを用いた太陽電池が含まれ得る。化合物系の太陽電池には、例えば、ＣＩＳ、ＣＩＧＳ、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）またはペロブスカイト構造を有する化合物等の化合物半導体が用いられた太陽電池が含まれ得る。その他のタイプの太陽電池には、例えば有機系または色素増感系などの太陽電池が含まれ得る。
　積層半導体１２を構成する各種の半導体層は、物理的気相法および化学的気相法などの気相成膜法、または、塗布法およびスピンコート法などの液相成膜法などによって適宜に形成され得る。また、半導体層の形状はフォトリソグラフィまたはレーザスクラブなどのパターン形成によって形成され得る。
　積層半導体１２において生成された電力は、電極１１，１３から出力される。図２に示すように、電極１１，１３は積層半導体１２をＺ軸方向において挟んでいる。具体的に、電極１１は積層半導体１２の－Ｚ側の一主面と接した状態で位置しており、電極１３は積層半導体１２の＋Ｚ側の一主面と接した状態で位置している。なお図２の例においては、電極１１は基板５１の＋Ｚ側の一主面５１ａに形成される。
　外光が基板５１を透過して光電変換セル１０へ入射する場合、電極１１として、光電変換セル１０の光電変換の対象となる光の波長帯域についての透光性を有する電極（例えば透明電極（ＴＣＯ：Transparent Conductive Oxide））が採用される。具体的な一例として、電極１１はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、酸化亜鉛または酸化スズなどの透明導電材料で形成され得る。電極１３は透明電極であってもよく、あるいは、金属（例えば銅、銀またはアルミニウムなど）等の非透明電極であってもよい。このような電極１１，１３は、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法などの成膜方法を用いて形成され得る。
　図３の例においては、積層半導体１２および電極１１，１３は平面視において長方形の形状を有しており、その長手方向がＸ軸方向に沿う姿勢で形成されている。光電変換セル１０のサイズはその太陽電池の種類によって相違するものの、例えば、積層半導体１２の幅（Ｙ軸方向に沿う幅）は１［ｍｍ］以上且つ１００［ｍｍ］以下程度に設定され得る。積層半導体１２の厚みは、例えば、０．３［μｍ］以上且つ５［μｍ］以下程度に設定され得る。電極１１および電極１３の幅（Ｙ軸方向に沿う幅）も、例えば、１［ｍｍ］以上且つ１００［ｍｍ］以下程度に設定され得る。また、積層半導体１２同士の間隔（隙間）の幅（Ｙ軸方向に沿う幅）は、例えば１［μｍ］以上且つ５００［μｍ］以下程度に設定され得る。
　図２の例においては、各光電変換セル１０の電極１３は、その光電変換セル１０に対して＋Ｙ側で隣り合う光電変換セル１０の電極１１と、電気的に接続された状態で位置している。具体的には、ある光電変換セル１０の積層半導体１２は、これと隣り合う光電変換セル１０の電極１１の端部の上まで延在した状態で位置しており、当該積層半導体１２には当該電極１１に連なるビア１２１が形成されている。ある光電変換セル１０の電極１３は当該ビア１２１を介して、これと隣り合う光電変換セル１０の電極１１に接続された状態で位置している。つまり、複数の光電変換セル１０は電極１１，１３によって、相互に直列に接続された状態で位置している。
　配線３１は、－Ｙ側の端に位置する光電変換セル１０の電極１１と電気的に接続された状態で位置している。以下では、－Ｙ側の端に位置する光電変換セル１０を光電変換セル１０Ａと呼び、この光電変換セル１０Ａに属する積層半導体１２および電極１１，１３に対して記号Ａを付記する。例えば電極１１Ａは光電変換セル１０Ａに属する電極１１である。図２に例示するように、電極１１Ａは積層半導体１２Ａから－Ｙ側に延在した状態で位置しており、配線３１はこの電極１１Ａのうち－Ｙ側の端部の上に位置している。つまり、配線３１は電極１１Ａの＋Ｚ側の一主面のうち－Ｙ側の領域の上に位置している。この配線３１および電極１１は互いに導通可能に固定された状態で位置している。この固定は例えば半田または導電性の接着剤などを用いて行われ得る。
　配線３２は、＋Ｙ側の端に位置する光電変換セル１０の電極１３と電気的に接続された状態で位置している。以下では、＋Ｙ側の端に位置する光電変換セル１０を光電変換セル１０Ｂと呼び、この光電変換セル１０Ｂに属する積層半導体１２および電極１１，１３に対して記号Ｂを付記する。例えば電極１１Ｂは光電変換セル１０Ｂに属する電極１１である。
　図２および図３の例においては、電極１１Ｂよりも＋Ｙ側において、電極１４（以下、ダミー電極とも呼ぶ）が基板５１の一主面５１ａの上に位置している。このダミー電極１４は電極１１Ｂと間隔を隔てて隣り合った状態で位置している。つまり、ダミー電極１４は電極１１ＢからＹ軸方向に離れた状態で位置している。ダミー電極１４は例えば平面視において長方形の形状を有しており、その長手方向がＸ軸方向に沿う姿勢で配置されている。
　ダミー電極１４は、例えば、電極１１と同じ材料によって形成されており、電極１１と同じ工程で形成される。具体的には、電極１１およびダミー電極１４となる第１導電層が例えばスパッタリング法または塗布法などにより基板５１の一主面５１ａの上に形成される。次に、この第１導電層をフォトリソグラフィ法またはレーザスクラブなどでパターン形成することで、電極１１およびダミー電極１４が基板５１の一主面５１ａの上に形成される。
　積層半導体１２Ｂは電極１１Ｂから＋Ｙ側にも延在した状態で位置している。この積層半導体１２Ｂの＋Ｙ側の端部はダミー電極１４の－Ｙ側の端部の上に位置している。
　電極１３Ｂは、積層半導体１２Ｂの上に位置している部分１３Ｂ１と、平面視において部分１３Ｂ１から積層半導体１２Ｂの外側（ここでは＋Ｙ側）に延在した状態で位置している部分１３Ｂ２とを有している。部分１３Ｂ２は部分１３Ｂ１よりも＋Ｙ側において、ダミー電極１４の＋Ｚ側の一主面の上に位置している。つまり、電極１３Ｂの部分１３Ｂ２は積層半導体１２Ｂと隣り合う位置でダミー電極１４の＋Ｚ側の一主面の上に位置している。
　積層半導体１２Ｂの＋Ｙ側の側面１２２はダミー電極１４の上に位置しており、電極１３Ｂはこの側面１２２において段差を形成した状態で位置している。つまり、電極１３Ｂはより高い位置の積層半導体１２Ｂと、より低い位置のダミー電極１４との両方の上に跨って位置しているので、部分１３Ｂ１，１３Ｂ２の境界付近において段差を形成するのである。
　このような構造は、例えば次の手順で作成され得る。即ち、基板５１の一主面５１ａの上に電極１１およびダミー電極１４を形成した後に、積層半導体１２となる各種半導体層を順次に形成する。次に、この各種半導体層をフォトリソグラフィ法またはレーザスクラブなどでパターン形成する。具体的には、電極１１，１３の接続を可能とするビア１２１を半導体層に形成しつつ、ダミー電極１４の上の半導体層を適宜に除去する。次に、電極１３となる第２導電層を例えばスパッタリング法または塗布法などによって形成する。次に、フォトリソグラフィ法またはレーザスクラブなどで第２導電層および半導体層をパターン形成し、積層半導体１２および電極１３を形成する。このような手順によって、電極１３Ｂの部分１３Ｂ２がダミー電極１４の＋Ｚ側の一主面の上に配置される。
　配線３２は部分１３Ｂ２において電極１３Ｂの上に位置している。言い換えれば、配線３２は電極１３Ｂの部分１３Ｂ２の＋Ｚ側の一主面の上に位置している。配線３２は電極１３Ｂと導通可能に固定される。この固定は例えば半田または導電性の接着剤などを用いて行われ得る。
　配線３１，３２は例えば帯状の板形状を有していてもよい。配線３１，３２の材料としては、例えば銅あるいはアルミニウム等の導電性を有する金属等が採用され得る。ここでは、配線３１，３２の形状として、例えば、０．１［ｍｍ］以上且つ０．５［ｍｍ］以下の程度の厚みと、２［ｍｍ］以上且つ１０［ｍｍ］以下程度の幅とを有する帯状の板形状が採用され得る。配線３１，３２はその長手方向がＸ軸方向に沿う姿勢で位置している（図１および図３参照）。
　なお配線３１，３２は金属ペーストによって形成されてもよい。金属ペーストは例えば導電性の粒子（例えば銀の微粒子）、バインダーおよび溶剤によって構成される。金属ペーストはそれぞれ電極１１Ａ，１３Ｂの上に塗布され、乾燥または硬化して配線３１，３２を形成する。これによっても、配線３１を電極１１Ａの＋Ｚ側の一主面の上に形成でき、配線３２を電極１３Ｂの＋Ｚ側の一主面の上に形成できる。
　このような太陽電池モジュール１００において、複数の光電変換セル１０は配線３１，３２の間において相互に直列に接続された状態で位置している。配線３１，３２は複数の光電変換セル１０の一組から電力を取り出すための出力用の配線として機能する。つまり、配線３１，３２は太陽電池モジュール１００の電力取り出し用の配線（出力用の配線）として機能する。
　比較のために、図４を参照する。図４は、第１比較例にかかる太陽電池モジュール１００’の構成の一例を概略的に示す断面図である。太陽電池モジュール１００’は光電変換セル１０Ｂの構成および配線３２の配置位置という点で、太陽電池モジュール１００と相違する。図４においては、電極１３Ｂは積層半導体１２Ｂに形成されたビア１２１を介して電極１４に接続されており、配線３２は電極１３Ｂではなく電極１４の＋Ｚ側の一主面の上に位置している。この配線３２は電極１４を介して電極１３Ｂに電気的に接続された状態で位置している。
　この太陽電池モジュール１００’において、配線３２および電極１３Ｂを通る電流経路には、電極１３Ｂおよび電極１４との接合界面が存在する。図４の例においては、この電流経路の一例が太線の矢印で示されている。この接合界面の抵抗値は高いので、配線３２は比較的高い抵抗値で電極１３Ｂと電気的に接続される。よって、太陽電池モジュール１００は高抵抗で配線３１，３２から電力を出力することになる。
　これに対して、太陽電池モジュール１００においては、配線３２はダミー電極１４ではなく電極１３Ｂの上に位置している。つまり、太陽電池モジュール１００の配線３２および電極１３Ｂを通る電流経路には、比較例にかかる電極１３Ｂと電極１４との間の接合界面が存在しない。図２の例においては、この電流経路の一例が太線の矢印で示されている。この電流経路に電極１３Ｂと電極１４との間の接合界面が存在しないので、当該電流経路における抵抗値を低減することができる。したがって、太陽電池モジュール１００は配線３１，３２から低抵抗で電力を出力することができる。ひいては、太陽電池モジュール１００から出力可能な電力を向上することができる。
　なお、ダミー電極１４は必ずしも導電性を有している必要は無く、また導電性を有していたとしても、必ずしも電極１１と同じ材料で形成される必要は無い。しかしながら、ダミー電極１４が電極１１と同じ材料で形成されていれば、上述のように電極１１と同工程で形成できるので、製造が容易である。ひいては、製造コストを低減できる。
　次に第２比較例として、配線３２を、積層半導体１２ＢとＺ軸方向で重なる位置において電極１３Ｂの＋Ｚ側の一主面の上に配置する構造（例えば特許文献１）を考える。この構造でも、配線３２および電極１３Ｂを通る電流経路には上記接合界面が存在しない。よって第２比較例にかかる太陽電池モジュールも低抵抗で電力を出力し得る。しかるに、第２比較例にかかる太陽電池モジュールでは、配線３２に力（応力）が加わると、この力が直下の積層半導体１２Ｂに伝わりやすく、これにより、積層半導体１２Ｂを構成する各半導体層が剥離しやすい。このような剥離によって太陽電池モジュールが機能不全に陥り得る。
　これに対して、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール１００によれば、配線３２の直下には積層半導体１２Ｂが存在しないので、配線３２に加わる力は積層半導体１２Ｂに伝わりにくく、積層半導体１２Ｂの各半導体層は剥離しにくい。よって、太陽電池モジュール１００の信頼性を向上することができる。
　この太陽電池モジュール１００において、配線３２に加わる力は電極１３Ｂの部分１３Ｂ２およびダミー電極１４に伝わりやすい。しかるに、もし仮に電極１３Ｂの部分１３Ｂ２がダミー電極１４から剥離したり、あるいは、ダミー電極１４が基板５１から剥離したりしたとしても、配線３２が電極１３Ｂの部分１３Ｂ２と接続されている限り、太陽電池モジュール１００の機能を維持できる。言い換えれば、太陽電池モジュール１００の機能不全を招来しにくい。
　なお、図２および図３に例示するように、配線３２はＹ軸方向において電極１３Ｂの段差から離れていてもよく、あるいは、Ｙ軸方向において電極１３Ｂの段差の側面に当接していてもよい。例えば配線３２が半田によって電極１３Ｂに固定される場合には、半田が溶融して－Ｙ側へと流れ、電極１３Ｂの段差の側面に接触してもよい。配線３２が電極１３Ｂの段差の側面に当接している場合には、配線３２と電極１３Ｂとの間の接触面積を増加できるので、配線３２と電極１３Ｂとの間の抵抗値を低減できる。一方で、配線３２が電極１３Ｂの段差から離れている場合には、配線３２の位置精度を高める必要がないので、太陽電池モジュール１００を製造しやすい。
　＜外光の入射方向＞
　上述の例では、外光が－Ｚ側から太陽電池モジュール１００に入射する場合について述べた。しかるに、外光は＋Ｚ側から太陽電池モジュール１００に入射してもよい。要するに、太陽電池モジュール１００は、基板５１を太陽に向けて配置されてもよく、基板５１を地面（あるいは建造物の屋根）に向けて配置されてもよい。前者の場合には、電極１１として透明電極が採用される。この場合、電極１３は透明電極であってもよく、金属等の非透明電極であってもよい。後者の場合には、電極１３として透明電極が採用される。この場合、電極１１は透明電極であってもよく、金属等の非透明電極であってもよい。
　電極１１，１３の両方に透明電極が採用される場合には、複数の太陽電池モジュール１００をＺ軸方向に積層してタンデム構造の太陽電池モジュールを構成してもよい。
　さて、外光が－Ｚ側から入射する場合には、上述のように電極１１として透明電極が採用される。この場合、積層半導体１２に入射する外光の量を増大させるために、電極１１（透明電極）の厚み（Ｚ軸方向の厚み）を薄く形成することが望ましい。このように電極１１が薄く形成される場合には、電極１１と同工程で形成されるダミー電極１４も薄くなり、ダミー電極１４の抵抗値は高くなる。
　しかるに、太陽電池モジュール１００によれば、配線３２は直接に電極１３Ｂの上に配置されるので、たとえダミー電極１４の抵抗値が増大しても、配線３２および電極１３Ｂを通過する電流経路の抵抗値を増大させない。つまり、外光が－Ｚ側から入射される場合には、図４の太陽電池モジュール１００’では電極１４の抵抗値が増大して配線３２および電極１３Ｂを通過する電流経路の抵抗値を増大させるのに対して、図２の太陽電池モジュール１００ではそのような電流経路の抵抗値の増大を招かないので、太陽電池モジュール１００から出力可能な電力の低減を回避できる。よって、外光が－Ｚ側から入射する場合に、この太陽電池モジュール１００は特に有効となる。
　＜太陽電池モジュールの他の例＞
　図５は、太陽電池モジュール１００Ａの構成の一例を示す断面図であり、図６は、太陽電池モジュール１００Ａの構成の一例を示す平面図である。太陽電池モジュール１００Ａはダミー電極１４の有無という点で、太陽電池モジュール１００と相違する。言い換えれば、太陽電池モジュール１００Ａにおいては、ダミー電極１４は存在していない。
　太陽電池モジュール１００Ａにおいて、積層半導体１２Ｂは電極１１Ｂの＋Ｚ側の一主面から電極１１Ｂの＋Ｙ側の側面に沿って延在した状態で位置しており、Ｘ軸方向から見て、略Ｌ字状の形状を有している（図５参照）。電極１３Ｂの部分１３Ｂ１は積層半導体１２Ｂの＋Ｚ側の一主面の上に位置しており、電極１３Ｂの部分１３Ｂ２は積層半導体１２Ｂよりも＋Ｙ側において基板５１の＋Ｚ側の一主面５１ａの上に位置している。つまり、電極１３Ｂの部分１３Ｂ２と基板５１との間には、積層半導体１２Ｂのみならずダミー電極１４が存在していない。
　このような構造は例えば次の手順で作成され得る。即ち、電極１１となる第１導電層を基板５１の一主面５１ａの上に形成し、次にフォトリソグラフィ法またはレーザスクラブなどでパターン形成して電極１１を形成する。このとき、電極１１Ｂよりも＋Ｙ側の領域において第１導電層を除去する。これにより、ダミー電極１４が基板５１の一主面５１ａの上に形成されない。その後の手順は太陽電池モジュール１００と同様である。これにより、電極１３Ｂの部分１３Ｂ２が基板５１の一主面５１ａの上に直接に配置される。
　この太陽電池モジュール１００Ａも、配線３２が電極１３Ｂの＋Ｚ側の一主面の上に位置しているので、配線３１，３２から低抵抗で電力を出力することができる。
　またこの太陽電池モジュール１００Ａでも、配線３２の直下には積層半導体１２Ｂが存在していない。よって、配線３２に力が加わったとしても、この力は積層半導体１２Ｂへと伝わりにくく、積層半導体１２Ｂに剥離が生じることを抑制できる。したがって、太陽電池モジュール１００Ａの信頼性を向上できる。
　しかも、この太陽電池モジュール１００Ａでは、電極１３Ｂの部分１３Ｂ２と基板５１との間にダミー電極１４が配置されていない。よって、ダミー電極１４の材料分のコストを低減することができる。
　＜密着強度＞
　この太陽電池モジュール１００Ａは、電極１３Ｂと基板５１との間の密着強度が、電極１１Ｂと基板５１との間の密着強度よりも高い場合に特に有用である。例えば電極１１Ｂ，１３Ｂおよび基板５１の組み合わせが次に示す場合に、電極１３Ｂと基板５１との間の密着強度が電極１１Ｂと基板５１との密着強度よりも高い。例えば電極１１Ｂ，１３Ｂおいよび基板５１の組み合わせとしては、基板５１がガラスである場合に、電極１１Ｂとして塗布法または蒸着法で形成した電極、電極１３Ｂとしてスパッタリング法で形成した電極などが採用され得る。
　つまり、上記組み合わせを採用する場合には、太陽電池モジュール１００において、電極１１Ｂと同じ材料で形成されるダミー電極１４と、基板５１との間の密着強度は、太陽電池モジュール１００Ａにおける電極１３Ｂと基板５１との間の密着強度よりも低い。そこで、上記組み合わせを採用する場合には、太陽電池モジュール１００Ａを採用すると好適である。これにより、基板５１と電極１３Ｂとの間で生じる剥離を抑制できるからである。
　なお、この密着強度は引っ張り試験機によって測定可能である。例えば基板５１の一主面５１ａの上に電極１１Ｂを形成し、この基板５１を引っ張り試験機に固定する。引っ張り試験機は電極１１Ｂへと力を印加して基板５１の一主面５１ａから電極１１Ｂを引きはがすことで、密着強度を測定する。電極１３Ｂと基板５１と間の密着強度も同様である。
　＜電極１３Ｂにおける段差＞
　太陽電池モジュール１００，１００Ａのいずれにおいても、電極１３Ｂの部分１３Ｂ１は積層半導体１２Ｂの＋Ｚ側の一主面の上に位置している。一方で、電極１３Ｂの部分１３Ｂ２は太陽電池モジュール１００においてはダミー電極１４の＋Ｚ側の一主面の上に位置し（図２）、太陽電池モジュール１００Ａにおいては基板５１の一主面５１ａの上に位置している（図５）。
　したがって、太陽電池モジュール１００においては、積層半導体１２Ｂの厚みの分の段差が電極１３Ｂに形成され、太陽電池モジュール１００Ａにおいては、電極１１の厚みと積層半導体１２の厚みとの和の分の段差が電極１３Ｂに形成される。言い換えれば、当該段差は太陽電池モジュール１００の方が低い。この段差が低いほど製造工程において電極１３Ｂを形成しやすいので、太陽電池モジュール１００の方が製造しやすい。
　＜変形例＞
　上述の例では、太陽電池モジュール１００，１００Ａは、互いに直列に接続される複数の光電変換セル１０によって構成された。しかるに、光電変換セル１０は適宜に並列接続されても構わない。以下、その具体例について説明する。
　図７は、太陽電池モジュール１００Ｂの構成の一例を概略的に示す断面図である。太陽電池モジュール１００Ｂは第１光電変換セル群１０ａおよび第２光電変換セル群１０ｂを有しており、これらは基板５１の一主面５１ａの上に形成される。第１光電変換セル群１０ａは複数の光電変換セル１０を有し、第２光電変換セル群１０ｂも複数の光電変換セル１０を有している。
　第１光電変換セル群１０ａに属する複数の光電変換セル１０はＹ軸方向に沿って並んで形成されており、相互に直列に接続された状態で位置している。第２光電変換セル群１０ｂに属する複数の光電変換セル１０もＹ軸方向に沿って並んで形成されており、相互に直列に接続された状態で位置している。
　第１光電変換セル群１０ａおよび第２光電変換セル群１０ｂはＹ方向に沿って並んで形成されており、相互に並列に接続された状態で位置している。図７の例においては、第２光電変換セル群１０ｂは第１光電変換セル群１０ａよりも＋Ｙ側に位置している。
　第１光電変換セル群１０ａの－Ｙ側の端に位置する光電変換セル１０の電極１１は、配線３１ａに接続された状態で位置している。配線３１ａは配線３１と同様であって、当該光電変換セル１０の積層半導体１２と隣り合う位置で電極１１の＋Ｚ側の一主面の上に位置している。第２光電変換セル群１０ｂの＋Ｙ側の端に位置する光電変換セル１０の電極１１は配線３１ｂに接続された状態で位置している。配線３１ｂは配線３１と同様であって、当該光電変換セル１０の積層半導体１２と隣り合う位置で電極１１の＋Ｚ側の一主面の上に位置している。配線３１ａ，３１ｂは適宜に引き回されて、相互に電気的に接続された状態で位置している。
　第１光電変換セル群１０ａの＋Ｙ側の端に位置する光電変換セル１０（以下、光電変換セル１０Ｂａと呼ぶ）と、第２光電変換セル群１０ｂの－Ｙ側の端に位置する光電変換セル１０（以下、光電変換セル１０Ｂｂと呼ぶ）との間において、ダミー電極１４が基板５１の一主面５１ａの上に位置している。つまり、ダミー電極１４は光電変換セル１０Ｂａの電極１１と光電変換セル１０Ｂｂの電極１１との間に位置している。ダミー電極１４は両電極１１からＹ軸方向において離れた状態で位置している。
　光電変換セル１０Ｂａの積層半導体１２は＋Ｙ側に延在して、その＋Ｙ側の端部がダミー電極１４の－Ｙ側の端部の上に位置している。光電変換セル１０Ｂｂの積層半導体１２は－Ｙ側に延在して、その－Ｙ側の端部がダミー電極１４の＋Ｙ側の端部の上に位置している。
　光電変換セル１０Ｂａ，１０Ｂｂの積層半導体１２の＋Ｚ側の一主面およびダミー電極１４の＋Ｚ側の一主面に跨って、電極１３が位置している。つまり、この電極１３は、光電変換セル１０Ｂａの積層半導体１２の上に位置する部分１３Ｂａと、光電変換セル１０Ｂｂの積層半導体１２の上に位置する部分１３Ｂｂと、部分１３Ｂａ，１３Ｂｂの間においてダミー電極１４の上に位置する部分１３Ｂａｂとを有している。この部分１３Ｂａｂは、平面視において、部分１３Ｂａから光電変換セル１０Ｂａの積層半導体１２の外側（＋Ｙ側）に延在するとともに、部分１３Ｂｂから光電変換セル１０Ｂｂの積層半導体１２の外側（－Ｙ側）に延在した状態で位置している。この電極１３は光電変換セル１０Ｂａ，１０Ｂｂの電極１３として機能するとともに、光電変換セル１０Ｂａ，１０Ｂｂを互いに電気的に接続した状態で位置している。
　配線３２は、この電極１３の部分１３Ｂａｂの＋Ｚ側の一主面の上に位置している。
　この太陽電池モジュール１００Ｂによれば、配線３１ａ，３１ｂの一組と、配線３２との間において、第１光電変換セル群１０ａおよび第２光電変換セル群１０ｂが相互に並列に接続された状態で位置している。これにより、配線３１ａ，３１ｂの一組と配線３２とから出力される電流を増加させることができる。
　またこの太陽電池モジュール１００Ｂにおいても、配線３２は電極１３の＋Ｚ側の一主面の上に位置しているので、配線３２と電極１３とを通る電流経路において、電極１３とダミー電極１４との間の接合界面が存在しない。よって、この太陽電池モジュール１００Ｂも低抵抗で電力を出力することができる。
　またこの太陽電池モジュール１００Ｂにおいても、配線３２の直下には積層半導体１２が存在しないので、配線３２に力が加わったとしても、この力は積層半導体１２には伝わりにくく、積層半導体１２に剥離が生じにくい。よって、太陽電池モジュール１００Ｂの信頼性を向上できる。
　また、太陽電池モジュール１００Ｂではダミー電極１４が存在しているので、電極１３における段差を低くできる。よって、太陽電池モジュール１００Ｂを製造しやすい。
　図８は、太陽電池モジュール１００Ｃの構成の一例を概略的に示す断面図である。太陽電池モジュール１００Ｃはダミー電極１４の有無という点で、太陽電池モジュール１００Ｂと相違する。言い換えれば、太陽電池モジュール１００Ｃにおいては、ダミー電極１４が存在していない。
　光電変換セル１０Ｂａ，１０Ｂｂの電極１３の部分１３Ｂａｂは、光電変換セル１０Ｂａ，１０Ｂｂの間において基板５１の一主面５１ａの上に位置している。また配線３２はこの電極１３の部分１３Ｂａｂの＋Ｚ側の一主面の上に位置している。
　よって、この太陽電池モジュール１００Ｃも低抵抗で電力を出力できる。しかも、ダミー電極１４が存在していないので、ダミー電極１４の分のコストを低減できる。
　以上のように、太陽電池モジュールおよびその製造方法は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この開示がそれに限定されるものではない。また、上述した各種変形例は、相互に矛盾しない限り組み合わせて適用可能である。そして、例示されていない多数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　１１　第１電極（電極）
　１２　積層半導体
　１３　第２電極（電極）
　１３Ｂ１，１３Ｂａ，１３Ｂｂ　第１部分（部分）
　１３Ｂ２，１３Ｂａｂ　第２部分（部分）
　１４　ダミー電極
　３２　配線
　５１　基板
　１００，１００Ａ～１００Ｄ　太陽電池モジュール

Claims (5)

  1. 　太陽電池モジュールであって、
    　基板と、
    　前記基板の上に位置している第１電極と、
    　前記第１電極の上に位置している積層半導体と、
    　前記積層半導体の上に位置している第１部分と、平面視において前記第１部分から前記積層半導体の外側に延在した状態で位置している第２部分とを有する第２電極と、
    　前記第２部分において前記第２電極の上に位置している電力取り出し用の配線と
    を備える、太陽電池モジュール。
  2. 　請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
    　前記基板の上において、前記第１電極から離れた状態で位置しているダミー電極を備え、
    　前記第２電極の前記第２部分は前記ダミー電極の上に位置している、太陽電池モジュール。
  3. 　請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
    　前記ダミー電極は、前記第１電極と同じ材料で形成されている、太陽電池モジュール。
  4. 　請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
    　前記第２電極の前記第２部分は前記基板の上に位置している、太陽電池モジュール。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の太陽電池モジュールであって、
    　前記第１電極は透明電極を含む、太陽電池モジュール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59143375A (ja) * 1983-02-04 1984-08-16 Sanyo Electric Co Ltd 光半導体装置
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