JPH05102511A - 太陽電池モジユール - Google Patents

太陽電池モジユール

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JPH05102511A JP3260716A JP26071691A JPH05102511A JP H05102511 A JPH05102511 A JP H05102511A JP 3260716 A JP3260716 A JP 3260716A JP 26071691 A JP26071691 A JP 26071691A JP H05102511 A JPH05102511 A JP H05102511A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池モジュール内への湿度の侵入を防
ぎ、高温高湿条件下で長期間使用した場合でも漏れ電流
が増加しない信頼性の高い太陽電池モジュールを提供す
る。 【構成】 基板１０１上に金属電極層１０２、非晶質シ
リコン半導体層１０３、透明電極層１０４及びグリッド
電極１０５を順次有し、さらにその上に高分子樹脂の充
填剤１０６と耐候性高分子樹脂フィルム１０７を順に有
する太陽電池モジュール１００において、高分子樹脂の
充填剤１０６より耐透湿性の高い高分子樹脂層１１２で
グリッド電極１０５を被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子樹脂で被覆され
た非晶質半導体太陽電池に関し、さらに詳しくは耐透湿
性に優れた非晶質シリコン半導体太陽電池モジュールに
関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、ＣＯ2 の増加による温室効果で地
球の温暖化が生じることが予測され、クリーンなエネル
ギーの要求がますます高まっている。
【０００３】また、ＣＯ2 を排出しない原子力発電も放
射性廃棄物の問題が解決されておらず、より安全性の高
いクリーンなエネルギーが望まれている。
【０００４】将来期待されているクリーンなエネルギー
の中でも、特に太陽電池は、そのクリーンさと、安全性
と、取り扱い易さとから期待が大きい。
【０００５】各種太陽電池の中で、非晶質シリコン半導
体太陽電池は大面積に製造でき、製造コストも安価であ
ることから熱心に研究されている。
【０００６】上記太陽電池は、集電のために透明電極上
に金属ペーストなどでグリッド電極が形成されている。
また、上記太陽電池は耐候性、耐衝撃性を持たせるため
にフッソ樹脂やエチレン−酢酸ビニルの共重合体（ＥＶ
Ａ）などのような樹脂で密封されている。
【０００７】図２に従来例の太陽電池モジュールの概略
構成図を示す。
【０００８】図２において、２０１は基板、２０２は金
属電極層、２０３は非晶質シリコン層、２０４は透明電
極層、２０５は透明電極層上に形成されたグリッド電
極、２０６は充填剤、２０７は耐候性高分子樹脂フィル
ム、２０８は裏面保護シート、２０９は枠体、２１０は
正極側リード線、２１１は負極側リード線である。
【０００９】ここで充填剤は高分子樹脂であり、また、
透明電極２０４上のグリッド電極２０５は通常、銀と高
分子樹脂バインダーの混合ペーストをスクリーン印刷な
どの方法により形成するため製造上多孔性構造となる。
ここで太陽電池モジュールを高温高湿条件下で長期間使
用した場合には、微量ではあるが大気中の水分がグリッ
ド電極下に侵入してしまう。
【００１０】この場合、グリッド電極下の非晶質シリコ
ン層にピンホールが存在し、そこに水分が侵入すると上
部透明電極と下部金属電極がショートしてしまうという
現象があった。
【００１１】特にグリッド電極に銀を含むペーストを使
用し、かつ、順バイアスに電圧を印加あるいは光照射し
た場合には、銀が両極間にマイグレイションを起こし、
その結果、太陽電池の漏れ電流が時間と共に増加すると
いう欠点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の欠点を解決し、太陽電池モジュールが高温高湿条件下
で長期間使用された場合でも、太陽電池モジュールの漏
れ電流が増加することなく、従って長期間の使用に耐え
る信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は基板上に金属電極層、非晶質シリコン半導体
層、透明電極層、グリッド電極を順次形成してなり、さ
らにその上に高分子樹脂の充填剤と耐候性高分子樹脂フ
ィルムとを順に有する太陽電池モジュールにおいて、前
記グリッド電極と充填剤との間に、グリッド電極を覆っ
て充填剤より耐透湿性の高い高分子樹脂層を有するよう
に構成するもので、上記グリッド電極が銀を主成分とす
ることを含むものである。
【００１４】
【作用】本発明によれば、グリッド電極と充填剤の間に
グリッド電極を被覆するように充填剤よりも耐透湿性の
高い高分子樹脂層を形成することにより、太陽電池モジ
ュールが高温高湿条件下で長期間使用された場合におい
てもグリッド電極下への水分の侵入を防ぐことができ
る。このため、グリッド電極下で短絡したり、漏れ電流
が増加したりすることがなく、長期間性能が安定し、信
頼性の優れた太陽電池を提供することが可能となる。
【００１５】特にグリッド電極が銀ペーストで形成され
ている場合でも、銀のマイグレーションを有効に防止し
てモジュールを長期間安定に動作させることができる。
【００１６】以下、本発明を図面を参照しながら詳細に
説明する。
【００１７】図１に本発明の太陽電池モジュールの概略
構成断面図を示した。
【００１８】図１において、１０１は太陽電池基板、１
０２は金属電極層、１０３はｐ／ｉ／ｎ非晶質シリコン
半導体層、１０４は透明電極層、１０５はグリッド電
極、１０６は充填剤、１０７は耐候性高分子樹脂フィル
ム、１０８は裏面保護シート、１０９は枠体、１１０は
正極側リード線、１１１は負極側リード線、１１２はグ
リッド電極１０５と充填剤１０６との間に形成された充
填剤１０６よりも高い耐透湿性を有する高分子樹脂層で
あり、グリッド電極１０５と充填剤１０６との間にグリ
ッド電極１０５を被覆するような形で形成される。
【００１９】本発明においてグリッド電極１０５を被覆
する高分子樹脂層１１２は充填剤１０６よりも高い耐透
湿性を有する高分子樹脂である。
【００２０】通常、ある物質の透湿性を評価する場合に
は、一定温度、一定湿度、一定時間内に一定厚み、一定
面積の物質を透過する水分量で定義される水蒸気透過率
が用いられる。たとえば、一般に用いられる充填剤であ
るエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）の水蒸気透
過率は２０〜３０ｇ／m2・day ・０．１mm／４０℃９０
％ＲＨであるため本発明で用いられるグリッド電極１０
５を被覆する高分子樹脂層１１２は水蒸気透過率がＥＶ
Ａの透過率よりも小さい２０ｇ／m2・day ・０．１mm／
４０℃９０％ＲＨ以下の高分子樹脂である必要がある。
具体的には、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニリデン−塩
化ビニル共重合体、フッ素樹脂などを用いることができ
る。
【００２１】これらの高分子樹脂の中でもホットメルト
吐出が可能な樹脂を用いると、グリッド電極１０５上に
高分子樹脂層１１２を容易に形成できるためより好まし
い。
【００２２】また、上記の高分子樹脂層のモノマーある
いはオリゴマーをグリッド電極１０５上にスクリーン印
刷で形成した後、加熱あるいは光により重合させること
によって高分子樹脂層１１２を形成することも可能であ
る。ここで耐透湿性を有する高分子樹脂層１１２は上記
の高分子樹脂に限られたものではなく、充填剤１０６よ
りも耐透湿性に優れておればどのような種類の高分子樹
脂も使用することができる。
【００２３】また、耐透湿性を有する高分子樹脂層１１
２は透光性であり、さらに高分子樹脂層１１２の屈折率
が充填剤１０６の屈折率よりも大きいことが好ましい。
グリッド電極１０５を覆う高分子樹脂層１１２が非透光
性の場合、透明電極層１０４上においてシャドーロスが
生じるため起電力を低下させ不利である。また、高分子
樹脂層１１２の屈折率が充填剤１０６の屈折率より大き
い場合、耐候性高分子樹脂フィルム１０７及び充填剤１
０６を透過した入射光は、非発電領域であるグリッド電
極１０５に到達する前に、高分子樹脂層１１２と充填剤
１０６との界面で屈折しやすくなり、その結果、変換効
率が高くなり好ましい。
【００２４】本発明で用いられる太陽電池の基板１０１
の種類に制約はないが、導電性基板の適用が好ましい。
具体的には、ステンレススチール、アルミニウム、銅、
カーボンシート等があるが、好ましくはステンレススチ
ールが使用される。
【００２５】本発明で用いられる基板上に設けられた金
属電極としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ａｇ、
Ｎｉ等が用いられ、形成方法としては抵抗加熱蒸着、電
子ビーム蒸着、スパッタリング法等がある。
【００２６】本発明で用いられる太陽電池素子の光起電
力層は、ｐ／ｉ／ｎ非晶質シリコン半導体層１０３であ
る。上記半導体層１０３はシランガス等のプラズマＣＶ
Ｄや光ＣＶＤ等の公知の方法で形成される。
【００２７】本発明で用いられる太陽電池素子の透明電
極に用いる材料としては、Ｉｎ2 Ｏ 3 、ＳｎＯ2 、Ｉｎ
2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＴｉＯ2 、ＣｄＳｎＯ4 等
があり、形成方法としては、抵抗加熱蒸着、電子ビーム
蒸着、スパッタリング法、スプレー法、ＣＶＤ法等があ
る。
【００２８】本発明で用いられるグリッド電極は、たと
えば金属電極、金属と高分子バインダーが分散された導
電性電極等があげられるが、一般には、金属粉末と高分
子樹脂バインダーがペースト状になった金属ペーストが
用いられている。これらの金属ペーストは通常、スクリ
ーン印刷法により透明電極上に形成される。これらの金
属ペーストのなかで導電率やコストを考慮すると銀ペー
ストが好ましいがこれに限られたものではない。また、
本発明は、グリッド電極に銀ペーストを用いたときにマ
イグレーションを有効に防止して大きな効果を発揮する
ものである。
【００２９】本発明で用いられる高分子樹脂からなる透
光性の充填剤としてはたとえばエチレン−酢酸ビニル共
重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチロール、シリコーン
樹脂等があげられるがこれに限られたものではない。
【００３０】本発明の耐候性高分子樹脂フィルムは透光
性の保護膜で、これは紫外線やオゾンに安定な耐候性が
あることが必要である。例えば、フッソ樹脂フィルム、
シリコーン樹脂等があげられるがこれに限られたもので
はない。
【００３１】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
【００３２】実施例１ 図３は、本実施例の太陽電池モジュールの上面外観図で
あり、図４は、図３のＡ−Ａ’間の層構成を示す断面図
である。
【００３３】図３，図４において、３０１はステンレス
よりなる基板であり、３０２はＡｌ−Ｓｉよりなる金属
電極層であり、３０３はｐ／ｉ／ｎ構造を有する非晶質
シリコン半導体層である。３０４は透明電極層であるＩ
ＴＯ、３０５は銀のグリッド電極、３０６はエチレン−
酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、３０７はフッ素樹脂で
あるエチレン−テトラフロロエチレン共重合体、３０８
はガルバニウム鋼板、３１０は正極側の取り出しである
錫メッキ銅バスバー、３１１は負極側の取り出しとなる
銅箔、３１２はグリッド電極と錫メッキ銅バスバーとを
接続するための接着性銀インク、３１３は素子分離部、
３１４は銅箔をスポット溶接するためにステンレス基板
を露出した部分である。３１５は短絡防止用の絶縁テー
プである。そして、３２０はグリッド電極３０５と接着
性銀インク３１２とを被覆したポリプロピレンである。
【００３４】このような太陽電池を作成するため、本実
施例では、まず、洗浄した厚さ０．１ｍｍのロール状ス
テンレス基板３０１上にロール・ツー・ロール法でＳｉ
を１％含有するＡｌ ３０２をスパッタ法により膜厚５
０００ 蒸着した。次いでＳｉＨ4 、ＰＨ3 、Ｂ2 Ｈ
6 、Ｈ2 ガス等のプラズマＣＶＤにより、膜厚４０００
のｎ，ｉ，ｎの非晶質シリコン膜３０３を順次形成した
後、膜厚８００ のＩＴＯ ３０４を抵抗加熱蒸着で形
成した。
【００３５】次に、ＩＴＯのエッチング材（ＦｅＣｌ
3 、ＨＣｌ）によりＩＴＯ層の一部を除去して素子分離
部３１３を形成することにより、各太陽電池素子に分離
した後、各太陽電池を切断した。次にＩＴＯ上に集電用
グリッド電極３０５を、銀ペーストをスクリーン印刷す
ることにより形成した。次にグリッド電極の集電用バス
バー電極である錫メッキ銅バスバー３１０を銀ペースト
で形成したグリッド電極と直交させる形で載置したの
ち、銀電極との交点に接着性銀インク３１２を点下し、
グリッド電極とバスバー電極とを接続した。
【００３６】つぎに、グリッド電極３０５上および接着
性銀インク３１２上にホットメルト状のポリプロピレン
３２０をディスペンサーで塗布して耐透湿性高分子樹脂
層を形成した。
【００３７】次にエチレン−テトラフロロエチレン共重
合体／ＥＶＡ／太陽電池素子／ＥＶＡ／ガルバリウム鋼
板を順に重ねあわせ、真空ラミネーターを用いて１５０
℃でＥＶＡを溶融させることにより太陽電池を樹脂封止
した。なお、エチレン−テトラフロロエチレン共重合体
はＥＶＡとの接着力を高めるため予めプラズマ処理を施
した。
【００３８】次に、この太陽電池モジュールに温度８５
℃、湿度８５％の高温、高湿条件下で＋０．３ボルトの
バイアスを順方向に印加し、太陽電池の漏れ電流を測定
した。
【００３９】実施例２ 銀グリッド電極および接着性銀インク上の耐透湿性高分
子樹脂層３２０にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で太陽電池
モジュールを作成し、実施例１と同様に高湿高温下での
漏れ電流を測定した。ＰＭＭＡはホットメルト状にした
あと、ディスペンサーで塗布した。
【００４０】実施例３ 銀グリッド電極および接着性銀インク上に重合開始剤を
含んだメチルメタクリレートモノマーをディスペンサー
で塗布した後、紫外線を照射し、光硬化させることによ
り耐透湿性高分子樹脂層３２０を形成した以外は実施例
１と同様の方法で太陽電池モジュールを作成し、実施例
１と同様に高湿高温下での漏れ電流を測定した。
【００４１】比較例 実施例１において、耐透湿性高分子樹脂層３２０を形成
しなかった以外は実施例１と同様の方法で太陽電池モジ
ュールを作成し、実施例１と同様に高湿高温下での漏れ
電流を測定した。
【００４２】［結果］実施例１〜３および比較例の、高
温高湿下での順バイアステストでの漏れ電流の結果を図
５に示した。
【００４３】この図から明らかなように、本実施例の太
陽電池モジュールは、高温高湿下で順バイアス方向に電
圧を印加しても漏れ電流がほとんど増加することがなか
った。
【００４４】
【発明の効果】本発明に係る太陽電池モジュールは上記
のように構成したので、高温高湿度下で長期間使用され
た場合でも太陽電池モジュールの漏れ電流が増加しない
ため、信頼性が高く、長寿命な太陽電池モジュールを提
供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池モジュールを示す概略構成断
面図である。
【図２】従来例の太陽電池モジュールの一例を示す概略
構成断面図である。
【図３】本発明の一実施例を示す概略構成平面図であ
る。
【図４】図３のＡ−Ａ’切断線に沿った層構成を示す断
面図である。
【図５】本実施品と比較品とを用いて、高温高湿条件下
で順バイアスを印加したときの漏れ電流を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
１０１ 基板 １０２ 金属電極層 １０３ 非晶質シリコン半導体層 １０４ 透明電極層 １０５ グリッド電極 １０６ 充填剤 １０７ 耐候性高分子樹脂フィルム １０８ 裏面保護シート １０９ 枠体 １１０ 正極側リード線 １１１ 負極側リード線 １１２ 耐透湿性高分子樹脂層 ２０１ 基板 ２０２ 金属電極層 ２０３ 非晶質シリコン層 ２０４ 透明電極層 ２０５ グリッド電極 ２０６ 充填剤 ２０７ 耐候性高分子樹脂フィルム ２０８ 裏面保護シート ２０９ 枠体 ２１０ 正極側リード線 ２１１ 負極側リード線 ３０１ 基板 ３０２ 金属電極層 ３０３ 非晶質シリコン半導体層 ３０４ 透明電極 ３０５ グリッド電極 ３０６ エチレン−酢酸ビニル共重合体 ３０７ エチレン−テトラフロロエチレン共重合体 ３０８ ガルバニウム鋼板 ３１０ 錫メッキ銅バスバー ３１１ 銅泊 ３１２ 接着性銀インク ３１３ 素子分離部 ３１４ ステンレス基板露出部 ３１５ 短絡防止用絶縁テープ ３２０ ポリプロピレン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に金属電極層、非晶質シリコン半
    導体、透明電極層、グリッド電極を順次形成してなり、
    さらにその上に高分子樹脂の充填剤と耐候性高分子樹脂
    フィルムとを順に有する太陽電池モジュールにおいて、
    前記グリッド電極と充填剤との間に、グリッド電極を覆
    って充電剤より耐透湿性の高い高分子樹脂層を有するこ
    とを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 【請求項２】 上記グリッド電極が銀を主成分とするこ
    とを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
JP3260716A 1991-10-08 1991-10-08 太陽電池モジュール Expired - Fee Related JP2938634B2 (ja)

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