JP4226032B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、透明基板と、前記透明基板上に積層された第１電極と、前記第１電極上に積層された光電変換層と、前記光電変換層上に積層された第２電極と、前記第２電極上に充填材によって接着された保護材とを備え、長手方向及び短手方向に延びる短冊形状を有する光起電力素子が前記短手方向に沿って複数配置された太陽電池モジュールに関する。

近年、太陽電池の低コスト化、高効率化を両立するために原材料の使用量が少ない薄膜系の太陽電池モジュールの開発が精力的に行われている。このような薄膜系の太陽電池モジュールの断面図の一例を、図１に示す。

図１に示すように、薄膜系の太陽電池モジュール１０は、ガラス等の透明基板１１上に積層された第１電極１２と、第1電極１２上に積層された光電変換層１３と、光電変換層１３上に積層された第２電極１４とを備える。また、薄膜系の太陽電池モジュール１０は、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の保護材１６をＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）等の充填材１５によって接着して完成する（例えば、特許文献１参照）。

尚、保護材１６は、ある程度、外部からの水分の浸入を防止することができるものの、完全には水分の侵入を防止することができない。
特開２００３−１７７２２号公報

一般的に、薄膜系の太陽電池モジュール１０は屋外で長期間に渡って使用されるため、たとえ水分が浸入したとしても安定した高い発電力を維持するための充分な耐湿性を備える必要がある。

しかしながら、図１に示すように、従来の薄膜系の太陽電池モジュール１０は、透明導電膜１２と光電変換層１３と裏面電極１４とが順次積層された光起電力素子２０を含む発電領域２１と、その周囲に設けられた非発電領域２２とを電気的に分離する第１溝部１７を有する。保護材１６及び充填材１５を介して第１溝部１７に侵入した水分は、透明基板１１と光電変換層１３との界面に到達し、透明基板１１との密着力が比較的弱い光電変換層１３を剥離させる。

このように、光電変換層１３が透明基板１１から剥離することに起因して、薄膜系の太陽電池モジュール１０の出力低下及び外観不良が発生するという問題があった。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、水分の浸入に起因して、光電変換層１３の剥離が発生したとしても、剥離の進行を防止することができる薄膜系の太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、透明基板と、前記透明基板上に積層された第１電極と、前記第１電極上に積層された光電変換層と、前記光電変換層上に積層された第２電極と、前記第２電極上に充填材によって接着された保護材とを備え、長手方向及び短手方向に延びる短冊形状を有する光起電力素子が前記短手方向に沿って複数配置された太陽電池モジュールであって、前記光起電力素子を含む発電領域と、前記発電領域の周囲に設けられた非発電領域とを電気的に分離する第１溝部を備え、前記光電変換層には、前記第２電極側から前記透明基板側へ連通する第１連通部が設けられており、前記第１連通部は、前記発電領域内において前記第1溝部に沿って設けられており、前記第１連通部には、前記第２電極が充填されていることを特徴とする太陽電池モジュールであることを要旨とする。

第１の特徴に係る太陽電池モジュールは、光電変換層を連通する第１連通部が、第１溝部に沿って設けられる。第１連通部には、裏面電極が充填される。

これにより、第１溝部に浸入した水分が、透明基板と光電変換層との界面に到達し、透明基板から光電変換層の剥離が発生したとしても、裏面電極と透明基板との接着性が強いので、裏面電極が充填された第１連通部によって、剥離の進行を防止することができる。

即ち、第１の特徴に係る太陽電池モジュールによれば、光電変換層の剥離の進行を防止することにより、太陽電池モジュールの出力の低下及び外観不良の発生を抑制することができる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第1の特徴に係り、前記光電変換層と前記第2電極とを、前記光起電力素子毎に分離する第２溝部をさらに備え、前記短手方向に沿って設けられた前記第１連通部は、前記透明基板上に形成され、前記第２溝部によって電気的に分離されていることを特徴とする太陽電池モジュールであることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第1又は第２の特徴に係り、前記長手方向に沿って設けられた前記第１連通部は、前記透明基板上又は前記第１電極上に形成されていることを特徴とする太陽電池モジュールであることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第1乃至第３の特徴に係り、前記光電変換層には、前記第２電極側から前記透明基板側へ連通する第２連通部が設けられており、前記第２連通部は、前記非発電領域内において前記第1溝部に沿って設けられており、前記第２連通部には、前記第２電極が充填されていることを特徴とする太陽電池モジュールであることを要旨とする。

本発明の第４の特徴に係る太陽電池モジュールによれば、第１連通部により、出力の低下及び発電領域内における外観不良の発生が抑制されるとともに、第２連結部により、非発電領域における外観不良の発生を抑制することができる。

本発明によると、水分の浸入に起因して、光電変換層の剥離が発生したとしても、剥離の進行を防止することができる薄膜系の太陽電池モジュールを提供することができる。

《第１実施形態》
次に、図面を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

〈太陽電池モジュール１０の構成〉
本実施形態に係る太陽電池モジュール１０の上面図を図２に示す。尚、以下では、適宜、図１を参照して説明する。

太陽電池モジュール１０は、透明基板１１上に、光起電力素子２０を含む発電領域２１、発電領域２１の周囲に設けられた非発電領域２２、第１溝部１７及び第２溝部１８を備える。

光起電力素子２０は、透明導電膜１２と光電変換層１３と裏面電極１４とを順次積層して形成される。一の光起電力素子２０の透明導電膜１２が、隣接する他の光起電力素子２０の裏面電極１４に接続されることにより、光起電力素子２０同士は電気的に直列接続される。光起電力素子２０は、長手方向及び短手方向に延びる短冊形状を有する。

ここで、本明細書において、「短手方向」の用語は、太陽電池モジュール１０が電気的に直列に接続される方向を意味する。又、本明細書において、「長手方向」の用語は、太陽電池モジュール１０が電気的に直列に接続される方向と略直交する方向を意味する。

尚、光起電力素子２０は、図１に示すように、裏面電極１４上に充填材１５によって接着された保護材１６により、外気から保護されている。

発電領域２１は、光起電力素子２０を短手方向に沿って複数配置することにより形成される。

非発電領域２２は、発電領域２１の周囲に設けられる。非発電領域２２は、発電に寄与しない無効領域である。非発電領域２２は、光起電力素子２０と同様に、透明導電膜１２と光電変換層１３と裏面電極１４とを順次積層して形成される積層体である。

第１溝部１７は、図１に示すように、透明導電膜１２と光電変換層１３と裏面電極１４とを除去することにより形成された溝である。即ち、第１溝部１７は、発電領域２１と非発電領域２２とを電気的に分離する溝である。

第２溝部１８は、図１に示すように、光電変換層１３と裏面電極１４とが除去されることにより形成される溝である。即ち、第２溝部１８は、一の光起電力素子２０の透明導電膜１２が、隣接する他の光起電力素子２０の裏面電極１４に接続される領域に形成される溝である。光起電力素子２０同士は、第２溝部１８内の一部に形成された裏面電極１４により電気的に直列に接続される。

第１連通部２３は、発電領域２１内において、裏面電極１４から透明基板１１へ、光電変換層１３を連通する。第１連通部２３は、第１溝部１７に沿って設けられる。第１連通部２３には、裏面電極１４が充填される。即ち、第１連通部２３は、発電領域２１の内部に存在するため、太陽電池モジュール１０の上面からは視認されない。従って、図２では、第１連通部２３は破線により示されている。

第２連通部２４は、非発電領域２２内において、裏面電極１４から透明導電膜１２へ、光電変換層１３を連通する。第２連通部２４は、第１溝部１７に沿って設けられる。第２連通部２４には、裏面電極１４が充填される。即ち、第１連通部２３は、非発電領域２２の内部に存在するため、太陽電池モジュール１０の上面からは視認されない。従って、図２では、第２連通部２４は破線により示されている。

図３は、図２のＡ−Ａ（短手方向に沿った）断面図であり、図２の上部（図２の丸で囲んだ部分）を拡大したものである。

本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、図３に示すように、透明基板１１と、透明基板１１上に積層された透明導電膜１２（第１電極）と、透明導電膜１２上に積層された光電変換層１３と、光電変換層１３上に積層された裏面電極１４（第２電極）とを備える。なお、図１に示すように、充填材１５と保護材１６とが、透明基板１１を覆っているが、本実施形態では説明を省略する。

透明基板１１は、太陽電池モジュール１０の単一基板である。透明基板１１は、ガラス等の光透過性、遮水性を有する部材により構成される。

透明導電膜１２は、透明基板１１上を平面視したときに短冊状に形成される。透明導電膜１２は、ＺｎＯ，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，ＣｄＯ，ＴｉＯ₂，ＣｄＩｎ₂Ｏ₄，Ｃｄ₂ＳｎＯ₄，Ｚｎ₂ＳｎＯ₄にＳｎ，Ｓｂ，Ｆ，Ａｌをドープした金属酸化物の一群より選択された一種類あるいは複数種類の積層体により構成される。なお、ＺｎＯは、高い光透過性、低抵抗性、可塑性を有し、低価格であるため透明導電膜材料として好適である。

光電変換層１３は、透明導電膜１１上に短冊形状に形成される。本実施形態に係る光電変換層１３は、非結晶シリコン半導体により構成される。本実施形態に係る光電変換層１３は、非晶質シリコン半導体上に微結晶シリコン半導体を積層して形成される。尚、本明細書に置いて、「微結晶」の用語は、多数の微小な結晶粒を含むものを意味し、部分的に非晶質状態を含む状態をも意味するものとする。

ここで、本実施形態に係る光電変換層１３は、p-i-n型の非晶質シリコン半導体を順次積層後、p-i-n型の微結晶シリコン半導体を順次積層して形成される。このような非晶質シリコンと微結晶シリコンを用いたタンデム型太陽電池モジュールは、光吸収波長が異なる二種類の半導体を積層した構造を有し、太陽光スペクトルを有効に利用することができる。

又、発電領域２１内における光電変換層１３には、裏面電極１４から透明基板１１へ連通する第１連通部２３が設けられている。第１連通部２３は、発電領域２１内において第１溝部１７に沿って設けられる。従って、図３に示される第１連通部２３は、長手方向に沿って設けられているものであるが、第１連通部２３は、短手方向に沿っても設けられている。第１連通部２３には、裏面電極１４が充填されている。

尚、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、第１連結部２３を３つ備えているが、第１連結部２３は１つでもよいこと、又、その数に制限がないことは勿論である。

又、非発電領域２２内における光電変換層１３には、裏面電極１４から透明導電膜１２へ連通する第２連通部２４が設けられている。第２連通部２４は、非発電領域２２内において第１溝部１７に沿って設けられる。従って、図３に示される第２連通部２４は、長手方向に沿って設けられているものであるが、第２連通部２４は、短手方向に沿っても設けられている。第２連通部２４には、裏面電極１４が充填されている。

尚、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、第２連結部２４を２つ備えているが、第２連結部２４は１つでもよいこと、又、その数に制限がないことは勿論である。

裏面電極１４は、光電変換層１３上に短冊状に形成される。裏面電極１４は、Ａｇ等の導電性部材により構成される。裏面電極１４の一部は、第１連通部２３に充填されている。従って、裏面電極１４は、第１連通部２３を介して透明基板１１に接している。

図４（a）は、図２のＢ−Ｂ（長手方向沿った）断面図である。

本実施形態に係る発電領域２１内における光電変換層１３には、裏面電極１４から透明基板１１へ連通する第１連通部２３が、第１溝部１７に沿って設けられている。図４（a）に示す第１連通部２３は、上述した短手方向に沿って設けられた第１連通部２３である。

非発電領域２２内における光電変換層１３には、裏面電極１４から透明基板１１へ連通する第２連通部２４が、第１溝部１７に沿って設けられている。図４（a）に示す第２連通部２４は、上述した短手方向に沿って設けられた第２連通部２４である。

図４（b）は、図２のＢ´−Ｂ´（第２溝部１８上で長手方向に沿った）断面図である。

図４（b）に示すように、発電領域２１では、透明導電膜１２上に積層された光電変換層１３及び裏面電極１４が除去されて、第２溝部１８が形成される。このように、第２溝部１８を形成するために、透明導電膜１２上に積層された光電変換層１３及び裏面電極１４が除去されるのに伴って、第１連通部３１も除去されている。従って、短手方向に沿って設けられている第１連通部２３は、第２溝部１８によって所定間隔で分断されている。尚、ここでの所定間隔とは、光起電力素子２０が短手方向に沿って並べられている間隔である。

〈太陽電池モジュール１０の製造方法〉
本実施形態に係る太陽電池モジュール１０の製造方法について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図６は、図２のＢ−Ｂ断面図である。

透明基板１１上に、スパッタ等により透明導電膜１２を形成する。透明導電膜１２は、光入射側と反対の裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより短冊状にパターニングされ、各光起電力素子２０間で電気的に分離される。又、透明導電膜１２は、裏面側からＹＡＧレーザーを複数回往復させて照射され、発電領域２１となる領域と、非発電領域２２となる領域とを電気的に分離する。

次に、プラズマＣＶＤ法により、光電変換層１３を形成する。具体的には、透明導電膜１１上にp-i-n型の非晶質シリコン半導体を順次積層した後、p-i-n型の微結晶シリコン半導体を順次積層して光電変換層１３を形成する。

光起電力素子２０を形成するための光電変換層１３は、透明導電膜１１のパターニング位置から所定間隔の位置に、裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより短冊状にパターニングされる。これにより、光電変換層１３は、光起電力素子２０毎に電気的に分離される。

さらに、発電領域２１となる領域に形成された光電変換層１３は、裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより、透明基板上１１で光電変換層１３を連通する第１連通部２３が形成される。本実施形態では、第１連結部２３を３つ形成するため、ＹＡＧレーザーを所定間隔で３回照射する。

又、非発電領域２２となる領域に形成された光電変換層１３においても、裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより、透明導電膜１２上で光電変換層１３を連通する第２連通部２４が形成される。本実施形態では、第２連結部２４を２つ形成するため、ＹＡＧレーザーを所定間隔で２回照射する。

図５（a）及び図６（a）は、光電変換層１３がパターニングされ、かつ、第１連通部２３及び第２連通部２４が形成された状態を示す。

次に、裏面電極１４が、光電変換層１３上にスパッタ等により形成される。裏面電極１４は、発電領域２１内において形成された第１連通部２３、及び非発電領域２２内において形成された第２連通部２４に充填される。

光電変換層１３及び裏面電極１４は、光電変換層１３のパターニング位置から所定間隔の位置に光入射側からＹＡＧレーザーを照射することにより短冊状にパターニングされる。これにより、第２溝部１８が形成され、光起電力素子２０同士が電気的に直列に接続される。

さらに、発電領域２１と非発電領域２２とを電気的に分離する第１溝部１７が形成されるように、光入射側からＹＡＧレーザーを照射する。

このようにして、透明基板１１上に、複数個の光起電力素子２０が電気的に直列に接続された発電領域２１の周囲に、非発電領域２１が第１溝部１７を介して形成される。

図５（b）及び図６（b）は、第１溝部１７が形成された状態を示している。

発電領域２１及び非発電領域２１上には、樹脂からなる充填材１５と保護材１６とを順次配置して、ラミネート装置を用いて真空加熱圧着を行った後、加熱処理により充填材１５を架橋、安定化させる。

充填材１５として、ＥＶＡの他、ＥＥＡ等のエチレン系樹脂、ＰＶＢ、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ樹脂を用いてもよい。又、保護材１６として、フッ素系樹脂（ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＣＴＦＥ等）、ＰＣ、ガラス等が金属箔を挟んだ構造、ＳＵＳ、鋼板を用いてもよい。

以上により、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０が形成される。尚、当該太陽電池モジュール１０には、端子ボックス及び取出し電極を接続し、ブチルゴム等によりアルミニウム枠を取付けることができる。

〈作用及び効果〉
本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、光電変換層１３を連通する第１連通部２３及び第２連通部２４が、第１溝部１７に沿って設けられる。第１連通部２３及び第２連通部２４には、裏面電極１４が充填される。

これにより、第１溝部１７に浸入した水分が、透明基板１１と光電変換層１３との界面に到達し、透明基板１１から光電変換層１３の剥離が発生したとしても、裏面電極１４と透明基板１１との接着性が強いので、裏面電極１４が充填された第１連通部２３及び第２連通部２４によって、剥離の進行を防止することができる。

即ち、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０によれば、光電変換層１３の剥離の進行を防止することにより、太陽電池モジュール１０の出力低下及び外観不良の発生を抑制することができる。

具体的には、第１連通部２３により、出力の低下及び発電領域２１内における外観不良の発生を抑制することができ、又、第２連結部２４により、非発電領域２２における外観不良の発生を抑制することができる。

《第２実施形態》
次に、本発明の第２実施形態について、図７を用いて説明する。尚、基本的な構成及び製造方法は、第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と異なる部分について説明する。

本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、非発電領域内に第２連通部２４を備えない。

〈太陽電池モジュール１０の構成〉
本実施形態に係る太陽電池モジュール１０の上面図は、図２と同様である。但し、破線で示される第２連通部２４は存在しない。

図７は、図２のＡ−Ａ（短手方向に沿った）断面図であり、図２の上部（図２の丸で囲んだ部分）を拡大したものである。

本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、第１連通部２３のみを備え、非発電領域２２において第２連通部２４は設けられていない。

その他の構成については、第１実施形態と同様である。

〈太陽電池モジュール１０の製造方法〉
本実施形態に係る製造方法では、第２連通部２４は形成されない。

即ち、第１実施形態では、非発電領域２２となる領域に形成された光電変換層１３において、裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより、透明導電膜１２上で光電変換層１３を連通する第２連通部２４が形成されたが、本実施形態では、このような処理を行わない。

従って、本実施形態では、第１連通部２３のみが形成され、第２連通部２４は形成されない。

その他の処理については、第１実施形態と同様である。

〈作用及び効果〉
本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、光電変換層１３を連通する第１連通部２３が、第１溝部１７に沿って設けられる。第１連通部２３には、裏面電極１４が充填される。

これにより、第１溝部１７に浸入した水分が、透明基板１１と光電変換層１３との界面に到達し、透明基板１１からの発電領域２１内における光電変換層１３の剥離が発生したとしても、裏面電極１４と透明基板１１との接着性が強いので、裏面電極１４が充填された第１連通部２３によって、剥離の進行を防止することができる。

即ち、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０によれば、発電領域内における光電変換層１３の剥離の進行を防止することにより、太陽電池モジュール１０の出力の低下及び外観不良の発生を抑制することができる。

尚、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０によっては、非発電領域２２における外観不良の発生を抑制することはできないものの、太陽電池モジュール１０にとってより重大な障害となる出力の低下を防止することができる。又、非発電領域２２より面積が大きい発電領域２１における外観不良の発生を抑制することができる。

《第３実施形態》
次に、本発明の第３実施形態について、図８を用いて説明する。尚、基本的な構成及び製造方法は、第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と異なる分部について説明する。

本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、発電領域２１内において、裏面電極１４から透明導電膜１２へ連通する第１連通部２３が設けられている。

〈太陽電池モジュール１０の構成〉
本実施形態に係る太陽電池モジュール１０の上面図は、図２と同様である。

図８は、図２のＡ−Ａ（短手方向に沿った）断面図であり、図２の上部（図２の丸で囲んだ部分）を拡大したものである。

本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、発電領域２１内において、裏面電極１４から透明基板１１へ連通する第１連通部２３に加えて、裏面電極１４から透明導電膜１２へ連通する第１連通部２３が設けられている。

その他の構成については、第１実施形態と同様である。

〈太陽電池モジュール１０の製造方法〉
本実施形態に係る製造方法では、発電領域２１内の光電変換層１３において、裏面電極１４から透明基板１１へ連通する第１連通部２３に加えて、裏面電極１４から透明導電膜１２へ連通する第１連通部２３が形成される。

即ち、第１実施形態では、発電領域２１となる領域に形成された光電変換層１３において、裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより、透明基板上１１で光電変換層１３を連通する第１連通部２３が形成されたが、本実施形態では、さらに、裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより、透明導電膜１２上で光電変換層１３を連通する第１連通部２３が形成される。

換言すれば、発電領域２１内において、第１溝部１７に沿って設けられた２種類の第１連通部２３が形成される。

その他の処理については、第１実施形態と同様である。

〈作用及び効果〉
本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、光電変換層１３を裏面電極１４から透明基板１１へ連通する第１連通部２３及び第２連通部２４だけでなく、光電変換層１３を裏面電極１４から透明導電膜１２へ連通する第１連通部２３が、第１溝部１７に沿って設けられる。第１連通部２３及び第２連通部２４には、裏面電極１４が充填される。

このように、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０によれば、光電変換層１３を裏面電極１４から透明導電膜１２へ連通する第１連通部２３がさらに設けられることにより、より十全に光電変換層１３の剥離が進行することを防止できる。

即ち、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０によれば、出力の低下及び外観不良の発生をより十全に抑制することができる。

〈その他の実施形態〉
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記の実施形態では、非晶質シリコン半導体と微結晶シリコン半導体とが順次積層された光電変換層１２及び１３を用いたが、微結晶又は非晶質シリコン半導体の単層又は３層以上の積層体を用いても同様の効果を得ることができる。

又、上記の実施形態では、非発電領域２２内において、裏面電極１４から透明導電膜１２へ光電変換層１３を連通する第２連通部２４を備える構成について記載したが、さらに、裏面電極１４から透明基板１１へ光電変換層１３を連通する第２連通部２４を備えてもよい。これによれば、非発電領域２２内における光電変換層１３の剥離の進行を、より十全に防止することができる。

又、上記の実施形態では、発電領域２１内において、裏面電極１４から透明導電膜１２へ光電変換層１３を連通する第２連通部２４を備える構成について記載したが、第２連通部２４は、裏面電極１４から透明基板１１へ光電変換層１３を連通していてもよい。又、これら２種類の第２連通部２４を備えていてもよい。これにより、非発電領域２２内において、透明基板１１からの光電変換層１３の剥離が進行することをより十全に防止することができる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

以下、本発明に係る太陽電池モジュールについて、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。

〈実施例１〉
本発明の実施例１に係る太陽電池モジュールとして、図３に示す太陽電池モジュール１０を以下のように製造した。

４ｍｍ厚のガラス基板１１上に、スパッタにより６００ｎｍ厚のＺｎＯ電極１２を形成した。この後、ガラス基板１１の裏面側からＹＡＧレーザーを照射して、ＺｎＯ電極１１を短冊状にパターニングした。当該レーザー分離加工には、波長約１．０６μｍ、エネルギー密度１０Ｗ、パルス周波数３ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザーを使用した。ここで、発電領域２１と非発電領域２２との境界部分については、ＹＡＧレーザーを複数回往復させて、３ｍｍ幅の溝を形成する。

次に、プラズマＣＶＤ法により、非晶質シリコン半導体層及び微結晶シリコン半導体層からなる光電変換層１３を形成した。具体的に、非晶質シリコン半導体層は、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ₄とＣＨ₄とＨ₂とＢ₂Ｈ₆との混合ガスから膜厚１０ｎｍのｐ型非晶質シリコン半導体層を、ＳｉＨ₄とＨ₂との混合ガスから膜厚３００ｎｍのi型非晶質シリコン半導体層を、ＳｉＨ₄とＨ₂とＰＨ₃との混合ガスから膜厚２０ｎｍのｎ型非晶質シリコン半導体層を形成し順次積層した。又、微結晶シリコン半導体層は、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ₄とＨ₂とＢ₂Ｈ₆との混合ガスから膜厚１０ｎｍのｐ型微結晶シリコン半導体層を、ＳｉＨ₄とＨ₂との混合ガスから膜厚２０００ｎｍのi型微結晶シリコン半導体層を、ＳｉＨ₄とＨ₂とＰＨ₃との混合ガスから膜厚２０ｎｍのｎ型微結晶シリコン半導体層を形成し順次積層した。プラズマＣＶＤ法の諸条件の詳細を表1に示す。

又、非晶質シリコン半導体層及び微結晶シリコン半導体層からなる光電変換層１３を、ＺｎＯ電極１２のパターニング位置から５０μｍ横の位置に光入射側からＹＡＧレーザーを照射することにより短冊状にパターニングした。

又、発電領域２１となる領域に形成された光電変換層１３を、裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより、ガラス基板上１１で光電変換層１３を連通する４００ｎｍ幅の第１連通部２３を３つ形成した。

又、非発電領域２２となる領域に形成された光電変換層１３を、光入射側からＹＡＧレーザーを照射することにより、ＺｎＯ電極１２上で光電変換層１３を連通する４００ｎｍ幅の第２連通部２４を２つ形成した。以上のレーザー分離加工には、エネルギー７Ｗ、パルス周波数３ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザーを使用した。

次に、２００ｎｍ厚のＡｇ電極１４を、微結晶シリコン半導体層上にスパッタにより形成した。Ａｇ電極１４は、第１連通部２３及び第２連通部２４に充填される。

次に、非晶質シリコン半導体層及び微結晶シリコン半導体層からなる光電変換層１３とＡｇ電極１４とを、裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより短冊状にパターニングした。これにより、第２溝部１８が形成された。当該レーザー分離加工には、エネルギー７Ｗ、パルス周波数４ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザーを使用した。

次に、非晶質シリコン半導体層及び微結晶シリコン半導体層からなる光電変換層１３とＡｇ電極１４とを、光入射側からＹＡＧレーザーを照射することにより除去し、発電領域２１と非発電領域２２とを電気的に分離する第１溝部１７を形成した。当該レーザー分離加工には、エネルギー７Ｗ、パルス周波数４ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザーを使用した。

次に、光起電力素子上にＥＶＡ１５とＰＥＴフィルム１６とを順次配置して、ラミネート装置を用いて、１５０℃で３０分加熱処理することで、ＥＶＡ１５を架橋、安定化して真空圧着した。

最後に、端子ボックスを取付けて取出し電極を接続して本発明の実施例に係る太陽電池モジュールを完成した。

〈実施例２〉
本発明の実施例２に係る太陽電池モジュールとして、図７に示す太陽電池モジュール１０を製造した。本実施例では、非発電領域２２となる領域において、Ａｇ電極１４からＺｎＯ電極１２へ光電変換層１３を連通する４００ｎｍ幅の第２連通部２４を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様の工程を行った。

即ち、図７に示すように、太陽電池モジュール１０の非発電領域２２に、第２連通部２４は存在しない。

〈実施例３〉
本発明の実施例３に係る太陽電池モジュールとして、図８に示す太陽電池モジュール１０を製造した。本実施例では、発電領域２１となる領域において、Ａｇ電極１４からガラス基板１１へ光電変換層１３を連通する４００ｎｍ幅の第１連通部２３に加えて、Ａｇ電極１４からＺｎＯ電極１２へ光電変換層１３を連通する４００ｎｍ幅の第１連通部２３を形成したこと以外は、実施例１と同様の工程を行った。

即ち、図８に示すように、太陽電池モジュール１０の発電領域２１には、２種類の第１連通部２３が存在する。

〈従来例〉
従来例として、図９に示す太陽電池モジュール１０を作製した。従来例では、第１連通部２３及び第２連通部２４を形成する工程を行わなかった。

即ち、図９に示すように、発電領域２１及び非発電領域２２には、第１連通部２３及び第２連通部２４は存在しない。

《耐湿性評価試験》
実施例１乃至３に係る太陽電池モジュールと従来例に係る太陽電池モジュールとの信頼性を比較するための耐湿性評価試験を行った。具体的には、ＩＥＣ６１６４６に従い、温度８５℃、湿度８５％の環境における各モジュールを１５００時間暴露することを行った。

〈結果〉
耐湿性評価試験の結果は以下の通りである。

目視で観察した結果、従来例では、５００時間以内に、ガラス基板１１と光電変換層（非晶質シリコン半導体層）１３との界面において微小な剥離が発生した。その後、時間の経過とともに剥離が進行した。このように剥離が進行した状態の太陽電池モジュール１０の特性を測定した結果、初期値に比べて９５％以下に低下していた。

一方、実施例１では、１５００時間経過した場合でも、剥離の発生は生じなかった。このため、第１溝部１７に浸入した水分が、ガラス基板１１と光電変換層１３との界面に到達し、ガラス基板１１からの光電変換層１３の剥離が発生したとしても、Ａｇ電極１４が充填された第１連通部２３及び第２連通部２４によって、剥離の進行を防止することができることが分かった。又、剥離を起こす部分の光電変換層１３の幅が狭くなったことで、膜ストレスが低減されたため、微小な剥離の発生をも防止することができた。

又、実施例２では、１０００時間経過時点で、裏面分離部の外側、即ち、非発電領域２２での微小な剥離が発生した。その後、１５００時間経過時点で、非発電領域２２内において、剥離の進行が確認された。しかしながら、１５００時間経過した場合でも、発電領域２１内での剥離は生じなかった。

又、実施例３では、実施例１と同様に、１５００時間経過した場合でも、剥離の発生は生じなかった。但し、実施例３に係る太陽電池モジュール１０が、実施例１に係る太陽電池モジュール１０に比べて、より高い耐湿性を有することは当然に予想される。

従来の太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。 実施形態に係る太陽電池モジュールの上面図である。 本実施形態１に係る太陽電池モジュールの図２の短手方向に沿った断面図である。 本実施形態１に係る太陽電池モジュールの図２の長手方向に沿った断面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す模式図である（その１）。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す模式図である（その２）。 本実施形態２に係る太陽電池モジュールの図２の短手方向に沿った断面図である。 本実施形態３に係る太陽電池モジュールの図２の短手方向に沿った断面図である。 従来の太陽電池モジュールの短手方向に沿った断面図である。

符号の説明

１０…太陽電池モジュール
１１…透明基板
１２…透明導電膜
１３…光電変換層
１４…裏面電極
１５…充填材
１６…保護材
１７…第１溝部
１８…第２溝部
２０…光起電力素子
２１…発電領域
２２…非発電領域
２３…第１連通部
２４…第２連通部

Claims (4)

1. 透明基板と、前記透明基板上に積層された第１電極と、前記第１電極上に積層された光電変換層と、前記光電変換層上に積層された第２電極と、前記第２電極上に充填材によって接着された保護材とを備え、長手方向及び短手方向に延びる短冊形状を有する光起電力素子が前記短手方向に沿って複数配置された太陽電池モジュールであって、
   前記光起電力素子を含む発電領域と、前記発電領域の周囲に設けられた非発電領域とを電気的に分離する第１溝部を備え、
   前記光電変換層には、前記第２電極側から前記透明基板側へ連通する第１連通部が設けられており、
   前記第１連通部は、前記発電領域内において前記第1溝部に沿って設けられており、
   前記第１連通部には、前記第２電極が充填されている
   ことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記光電変換層と前記第2電極とを、前記光起電力素子毎に分離する第２溝部をさらに備え、
   前記短手方向に沿って設けられた前記第１連通部は、前記透明基板上に形成され、前記第２溝部によって電気的に分離されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記長手方向に沿って設けられた前記第１連通部は、前記透明基板上又は前記第１電極上に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記光電変換層には、前記第２電極側から前記透明基板側へ連通する第２連通部が設けられており、
   前記第２連通部は、前記非発電領域内において前記第1溝部に沿って設けられており、
   前記第２連通部には、前記第２電極が充填されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の太陽電池モジュール。

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