(57)【要約】  本発明の一形態にかかる太陽電池モジュールは、基体上に形成され、一の方向に沿って形成された複数の光電変換セルを有し、前記一の方向に直交する方向に並列配置された複数のユニットと、前記複数のユニットのうち隣接するユニットの間に配置された第１分離領域と、を備える。そして、該太陽電池モジュールでは、各前記光電変換セルは、第２分離領域、を含み、一方のユニットにおける前記第２分離領域は、前記一方のユニットと該一方のユニットに隣接する他方のユニットとの間に形成された前記第１分離領域を越えて、前記他方のユニットの一部へ延出している。
2010098467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に形成され、一の方向に沿って形成された複数の光電変換セルを有し、前記一の方向に直交する方向に並列配置された複数のユニットと、
前記複数のユニットのうち隣接するユニットの間に配置された第１分離領域と、を備え、
各前記光電変換セルは、第２分離領域、を含み、
一方のユニットにおける前記第２分離領域は、前記一方のユニットと該一方のユニットに隣接する他方のユニットとの間に形成された前記第１分離領域を越えて、前記他方のユニットの一部へ延出していることを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項２】
前記複数の光電変換セルの各々は、前記基体上に形成された導電層と、前記導電層上に形成された光電変換層と、前記光電変換層上に形成された電極層と、を備え、
前記第１分離領域は、前記隣接するユニット間の前記導電層、前記光電変換層および前記電極層をそれぞれ分離し、
前記第２分離領域は、少なくとも前記光電変換層および前記電極層をそれぞれ分離することを特徴とする請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項３】
前記複数の光電変換セルの各々は、前記導電層を分離した第１導電領域および第２導電領域と、前記一の方向に直交する方向に沿って前記光電変換層に形成されており、前記電極層と前記第２導電領域とを電気的に接続する接続領域と、をさらに備え、
各前記ユニットにおいて、各前記光電変換セルの前記第２導電領域は、隣接する前記光電変換セルの前記第１導電領域と接続されていることを特徴とする請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項４】
前記光電変換層は、シリコン系半導体を含むことを特徴とする請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項５】
前記接続領域は、前記第１分離領域と交差しないことを特徴とする請求項３に記載の光電変換モジュール。
【請求項６】
前記一方のユニットに含まれる各前記光電変換セルにおいて前記第１導電領域と前記第２導電領域とが前記一の方向に配置される順番は、前記他方のユニットに含まれる各前記光電変換セルにおいて前記第１導電領域と前記第２導電領域とが前記一の方向に配置される順番とは逆であることを特徴とする請求項３に記載の光電変換モジュール。
【請求項７】
請求項１に記載の光電変換モジュールの製造方法であって、前記第２分離領域をレーザー光の照射により形成することを特徴とする光電変換モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項３に記載の光電変換モジュールの製造方法であって、前記接続領域をレーザー光の断続的な照射により形成した孔に導電材料を入れて形成することを特徴とする光電変換モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記複数の光電変換セルの各々は、前記基体上に形成された導電層と、前記導電層上に形成された光電変換層と、前記光電変換層上に形成された電極層と、を備え、
前記第１分離領域は、前記隣接するユニット間の前記導電層、前記光電変換層および前記電極層をそれぞれ分離し、
前記第２分離領域は、各前記光電変換セル内の導電層を分離することを特徴とする請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項１０】
前記複数の光電変換セルの各々は、前記導電層を分離した第１導電領域および第２導電領域と、前記一の方向に直交する方向に沿って前記光電変換層に形成されており、前記電極層と前記第２導電領域とを電気的に接続する接続領域と、をさらに備え、
各前記ユニットにおいて、各前記光電変換セルの前記第２導電領域は、隣接する前記光電変換セルの前記第１導電領域と接続されていることを特徴とする請求項９に記載の光電変換モジュール。
【請求項１１】
前記光電変換層は、カルコパイライト系半導体を含むことを特徴とする請求項９に記載の光電変換モジュール。
【請求項１２】
前記接続領域は、前記第１分離領域と交差しないことを特徴とする請求項１０に記載の光電変換モジュール。
【請求項１３】
前記一方のユニットに含まれる各前記光電変換セルにおいて前記第１導電領域と前記第２導電領域とが前記一の方向に配置される順番は、前記他方のユニットに含まれる各前記光電変換セルにおいて前記第１導電領域と前記第２導電領域とが前記一の方向に配置される順番とは逆であることを特徴とする請求項１０に記載の光電変換モジュール。
【請求項１４】
請求項９に記載の光電変換モジュールの製造方法であって、前記第２分離領域をレーザー光の照射により形成することを特徴とする光電変換モジュールの製造方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の光電変換モジュールの製造方法であって、前記接続領域をレーザー光の断続的な照射により形成した孔に導電材料を入れて形成することを特徴とする光電変換モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換可能な複数の光電変換セルが電気的に接続して構成される光電変換モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換モジュールの一つとして薄膜太陽電池モジュールが知られている。薄膜太陽電池モジュールには、通常、相互に電気的に接続された複数の太陽電池セル（すなわち光電変換セル）が１枚の基板上に形成されたパネル構造が採用される。【０００３】
また、１つのパネル構造内に、複数の太陽電池セルをそれぞれ有する複数のユニットが並列に配置され、これらの複数のユニットが直列に電気的に接続されることで、高い出力電圧が得られる太陽電池モジュールが知られている（例えば、下記の特許文献１〜３を参照）。【０００４】
近年では、より高い出力電圧が得られる薄膜太陽電池モジュールが要求されている。太陽電池モジュールの出力電圧は、例えば［１つの太陽電池セルの出力電圧］×［集積段数］の式で決定される。集積段数は、電気的に直列に接続される太陽電池セルの数を示す。このため、高出力電圧の薄膜太陽電池モジュールを得るには、個々の太陽電池セルの幅を狭くして、集積段数を増加させることが考えられる。【０００５】
しかしながら、太陽電池セルの幅を狭くした太陽電池モジュールは、［非発電面積］／［非発電面積＋有効発電面積］の式で表される集積ロス割合が増加し、効率的な発電が実現されない。有効発電面積および非発電面積は、それぞれ太陽電池モジュールの受光面のうちの主として発電に寄与する面の面積および発電に寄与しない面の面積を示す。【０００６】
また、隣接する太陽電池セルの領域間における裏面電極層の分離を確実に行うために、レーザースクライブの加工位置ずれを考慮して、ユニット間を分離する分離領域の幅を広げておく場合は、主として発電に寄与する発電領域が減少して発電ロスが増加し、効率的な発電が実現されない。【０００７】
また、レーザースクライブによって或るユニットについてのセル領域間を分離する分離領域を形成した後、引き続いて隣接するユニットについてのセル領域間の分離領域を形成しようとする場合は、レーザースクライブの位置をずらすこと等を目的として、ユニット間の分離領域付近でレーザービームの走査速度を減速させることが必要になり、生産性が低下する。【０００８】
そこで、発電領域を減少させずに効率的な発電が実現でき、しかも生産性に優れた光電変換モジュールが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平６−６０１５５号公報
【特許文献２】特開２００１−３６１０４号公報
【特許文献３】特開２００２−２８９８８５号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明の一形態に係る光電変換モジュールは、基体上に形成され、一の方向に沿って形成された複数の光電変換セルを有し、前記一の方向に直交する方向に並列配置された複数のユニットと、前記複数のユニットのうち隣接するユニットの間に配置された第１分離領域と、を備える。そして、該太陽電池モジュールでは、各前記光電変換セルは、第２分離領域、を含み、一方のユニットにおける前記第２分離領域は、前記一方のユニットと該一方のユニットに隣接する他方のユニットとの間に形成された前記第１分離領域を越えて、前記他方のユニットの一部へ延出している。
【００１１】
また、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの製造方法は、前記第２分離領域をレーザー光の照射により形成することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの一例を模式的に示す平面図であり、（ａ）は光電変換モジュールの一方主面からみた平面図、（ｂ）は（ａ）における領域Ａを拡大した透視図である。
【図２】図２は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの一例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ′断面の一部を示す断面図、（ｂ）は、図１（ａ）のＣ−Ｃ′断面の一部を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの製造方法を模式的に示す断面図であり、（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ製造工程を説明するための断面図である。
【図４】図４は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの製造方法を模式的に説明するための平面図である。
【図６】図６は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの一例を模式的に示す平面図であり、（ａ）は光電変換モジュールの一方主面からみた平面図、（ｂ）は（ａ）における領域Ａを拡大した透視図である。
【図７】図７は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの一例を模式的に示す平面図である。
【図８】図８は、図７（ａ）における領域Ｄを拡大した平面透視図である。
【図９】図９は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの一例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は図７のＡ−Ａ′断面を示す断面図、（ｂ）は、図７のＢ−Ｂ′断面を示す断面図、（ｃ）は図７のＣ−Ｃ′断面を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの一例を模式的に示す平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの一例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は図１０のＡ−Ａ′断面を示す断面図、（ｂ）は、図１０のＢ−Ｂ′断面を示す断面図、（ｃ）は図１０のＣ−Ｃ′断面を示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの一例を模式的に示す平面図である。
【図１３】図１３は、本発明の一形態に係る光電変換モジュールの一例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は図１２のＡ−Ａ′断面を示す断面図、（ｂ）は、図１２のＢ−Ｂ′断面を示す断面図、（ｃ）は図１２のＣ−Ｃ′断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一形態に係る光電変換モジュールについて、太陽電池モジュールを例にとり、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
太陽電池モジュールは、例えば、基体として１枚の基板が用いられ、この基板上に複数の太陽電池セルが電気的に接続されたパネル構造を有するものとする。また、太陽電池モジュールは、例えば、金属または樹脂等で構成された枠体でパネル構造を包囲したもの、または、このような枠体を有しない構成のものでもよい。本実施形態では、アルミニウムまたは鋼材等からなる枠体をパネル構造の外周部に備えた太陽電池モジュールが例示されている。なお、図面の簡略化を目的として枠体の図示を省略し、主に太陽電池モジュールのパネル構造について説明する。
【００１５】
なお、同様な構成については、図面において同一符号を付して、その構成の説明を省略する。また、図面は模式的に図示したものであり、各図における構成のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。例えば、図２（ａ），（ｂ）間の位置関係は、図１（ｂ）に正確に対応するように図示されていない。また、図３には図２の断面に対応する部分が示されているが、図２と同一の座標軸の記載が省略されている。
【００１６】
＜第１実施形態＞
〔太陽電池モジュールの構成〕
図１，２に示すように、太陽電池モジュール１００は、基板１を備える。基板１は、ガラスまたはプラスチック等の絶縁性を有する透光性材料からなり、例えば、主面が１４０ｃｍ×１１０ｃｍの長方形，厚さが２〜５ｍｍのサイズを有する。また、基板１の上には、複数の太陽電池セル２が直列接続されてなる第１ユニット３０、およびこれと同様に複数の太陽電池セル２が直列接続されてなる第２ユニット４０が主として設けられている。さらに、図３に示すように、太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル２の形成面全体を覆う保護層３と、接着層５を介して保護層３と接着された裏面材４とを備える。
【００１７】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、各太陽電池セル２は、第１導電層１１と、第１導電層１１の上に形成された光電変換層１２と、光電変換層１２の上に形成された第２導電層１３と、第２導電層１３の上に形成された裏面電極層１４とを備える。ここで、太陽電池セル２は、図示されているようにセル領域を指すものとし、セル自体だけでなく、さらに隣接するセル領域の一方（図２（ａ）では＋Ｘ側）の境界部に位置する後述の第２電極分離溝２３を含む領域を指すものとする。
【００１８】
第１導電層１１は、ＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電性材料からなり、約５００ｎｍ〜１μｍの膜厚を有する。光電変換層１２は、非晶質半導体または／および微結晶半導体からなり、内部に半導体接合（例えば、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合）を有し、且つ約０．２μｍ〜５μｍの膜厚を有する。第２導電層１３は、ＴＣＯ等の透光性を有する導電性材料からなり、約１０ｎｍ〜２μｍの膜厚を有する。裏面電極層１４は、光に対する反射率が高い銀等の材料からなり、約１００ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚を有する。なお、光電変換層１２を構成する半導体材料としてはシリコン等を用いることができる。以下においては、上記のように半導体材料としてシリコン系材料の光電変換層を有する太陽電池セルを第１太陽電池セルという。
【００１９】
また、他の太陽電池セルとして、ＣＩＳ系（銅インジウムセレナイド系）、ＣＩＧＳ系（銅インジウムガリウムセレナイド系）等のカルコパイライト系の半導体材料を用いたもの（以下、第２太陽電池セルという）にも適用可能である。
【００２０】
例えば、図４に示すように、第２太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールは、第１太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールと同様な積層構造を有しており、ガラス、セラミックス、樹脂または金属などからなる基板１と、この基板１の上に順次に形成された、第１導電層６１、光吸収層６２、バッファ層６３、および電極層である窓層６４を備える。
【００２１】
ここで、第１導電層６１は、例えば、モリブデン、チタンもしくはタンタル等の金属薄膜、またはこれら金属の積層構造体からなり、約０．２μｍ〜１μｍの膜厚を有する。第１導電層６１の上に形成された光吸収層６２は、ｐ型の導電型を呈する半導体であり、且つ二セレン化銅インジウム・ガリウム、二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム等のカルコパイライト系化合物からなり、約１μｍ〜３μｍの膜厚を有する。光吸収層６２の上に形成されたバッファ層６３は、光吸収層６２との間にヘテロ接合を形成し、且つ硫化カドニウム（ＣｄＳ）、硫化インジウム（ＩｎＳ）、または硫化亜鉛（ＺｎＳ）等の混晶化合物半導体からなり、約０．０１μｍ〜０．１μｍの膜厚を有する。バッファ層６３の上に形成された窓層６４は、ｎ型の導電型を呈する半導体であり、且つ酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの透光性を有する導電性材料からなり、約１μｍ〜２μｍの膜厚を有する。なお、窓層６４は光が入射される一方の電極（表面電極）としてみなすことができる。また、窓層６４上にはさらに透明導電膜が形成されてもよく、加えて、さらにキャリアの集電効果を高めるべく、透明導電膜上に銀等の低抵抗の材質からなる集電電極が形成されてもよい。
【００２２】
第１導電層６１は、例えば、スパッタリング法または蒸着法で形成される。光吸収層６２は、例えば、スパッタリング法、蒸着法または印刷法で形成される。バッファ層６３は、例えば、溶液成長法（ＣＢＤ法）により形成される。窓層６４は、例えば、スパッタリング法または有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等で形成される。
【００２３】
以下の説明においては、主に第１太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールについて説明するが、第２太陽電池セルを用いたものにも同様な技術的思想の適用が可能である。すなわち、光電変換層１２が光吸収層６２に、第２導電層１３がバッファ層６３に、裏面電極層１４が光が入射される窓層６４にそれぞれ置き換えられることで、第２太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールにおいても、第１太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールと同様の効果が得られる。
【００２４】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、各太陽電池セル２において、第１導電層１１は、光電変換層１２の一部が入った第１電極分離溝２１によって、第１導電領域１１ａと第２導電領域１１ｂとに分離されている。第２導電領域１１ｂは、隣接する太陽電池セル２の第１導電領域１１ａと接続されている。また、光電変換層１２と第２導電層１３とを貫通する貫通孔２２に裏面電極層１４の一部が入り、接続領域２２ａが形成されている。さらに、第２電極分離溝２３は、光電変換層１２と、第２導電層１３と、裏面電極層１４とを分離している。この第２電極分離溝２３によって、隣接する太陽電池セル２の間の境界部が形成されている。
【００２５】
太陽電池セル２は、主として発電に寄与する発電領域ＲＥ１と、主として発電に寄与しない非発電領域ＲＥ２とを有する。発電領域ＲＥ１は、第１導電領域１１ａと、光電変換層１２、第２導電層１３、および裏面電極層１４のうち、第１導電領域１１ａの上に形成された部分とを含む。非発電領域ＲＥ２は、第２導電領域１１ｂと、光電変換層１２、第２導電層１３、および裏面電極層１４のうち、第２導電領域１１ｂの上に形成された部分と、接続領域２２ａとを含む。
【００２６】
ここで、非発電領域ＲＥ２において裏面電極層１４と第２導電領域１１ｂとが接続されており、第２導電領域１１ｂと隣接する太陽電池セル２の第１導電領域１１ａとが接続されている。これにより、第１ユニット３０および第２ユニット４０は、隣接する太陽電池セル同士が電気的に直列に接続される。すなわち、太陽電池セル２には、図２（ａ），（ｂ）において、矢印ＡＲ１，ＡＲ２にて示すように光電流が流れる。
【００２７】
発電ロスをできるだけ少なくするためには、発電領域ＲＥ１の幅は、５ｍｍ〜１５ｍｍとすることが好ましい。また、このときの非発電領域ＲＥ２の幅は、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好ましい。
【００２８】
以上の構成を有することで、各太陽電池セル２は、太陽光等の光エネルギーから電気エネルギーへの変換に効率よく寄与する。これにより、発電領域を減少させずに効率的な発電が実現でき、しかも生産性に優れた太陽電池モジュールとすることができる。
【００２９】
次に、太陽電池モジュール１００の各部の平面的な配置関係について詳細に説明する。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、第１ユニット３０と第２ユニット４０とは、ユニット間分離領域５０（第１分離領域）を挟んで並列配置されている。そして、これら第１ユニット３０および第２ユニット４０は、ユニット間接続領域６により電気的に直列接続されている。これにより、基板１の一方の側部に設けられた正負一対の出力端子７から電気出力を外部に取り出すことができる。また、第１ユニット３０の太陽電池セル２と、第２ユニット４０の太陽電池セル２とは、図示において互いに回転対称の関係にあり、太陽電池セル２同士の直列接続の方向は、互いに逆向きとされている。つまり、第１ユニット３０と第２ユニット４０との間で、各太陽電池セル２において第１導電領域１１ａと第２導電領域１１ｂとが＋Ｘ方向に配置される順番が逆となっている。
【００３１】
ユニット間分離領域５０は、基板１の表面を露出させ、第１ユニット３０と第２ユニット４０とを電気的に分離している。
【００３２】
また、図１（ｂ）に示すように、第１ユニット３０における複数の第２電極分離溝２３（第２分離領域）は、第１ユニット３０とこれに隣り合う第２ユニット４０との間に形成されたユニット間分離領域５０（第１分離領域）を越えて、第２ユニット４０の一部へ延出している。具体的には、第１電極分離溝２１、貫通孔２２、および第２電極分離溝２３は、ユニット間分離領域５０に垂直な方向（図１のＹ軸に沿った方向）に形成される。ここで、第１ユニット３０の第２電極分離溝２３と、第２ユニット４０の第２電極分離溝２３とは同一直線上にはない。そして、第１ユニット３０における第２電極分離溝２３は、ユニット間分離領域５０を越えて隣接する第２ユニット４０に所定の長さが延出して形成される部分２３ａを有する。同様に、第２ユニット４０における第２電極分離溝２３は、隣接する第１ユニット３０に所定の長さが延出して形成される延出部分２３ａを有する。すなわち、一方のユニットの第２分離領域は、このユニットに隣接する他方のユニットの一部へ延びている。
【００３３】
したがって、第１ユニット３０における第２電極分離溝２３と第２ユニット４０における第２電極分離溝２３とは、図１（ｂ）に示すように、一の方向となる太陽電池セル２の配列方向（図１（ａ）の＋Ｘ方向）に垂直な方向（図１（ａ）の＋Ｙ方向）において、長さＬ１（互いに隣り合うユニットにおいて、一方のユニットの延出部分２３ａの先端と他方のユニットの延出部分２３ａの先端との距離）で重なる。このような第２電極分離溝２３の配置は、後述するように、太陽電池モジュール１００の製造プロセスの効率化を実現する。Ｌ１は、発電ロスを低下させずにスムーズなスクライブ加工を実現させる理由から、１００μｍ〜１５００μｍであるのが好適であり、より好ましくは１０００μｍ以下である。
【００３４】
第１ユニット３０における貫通孔２２と、第２ユニット４０における貫通孔２２は、第１電極分離溝２１に対して、それぞれＸ軸に沿った逆方向（＋Ｘ方向および−Ｘ方向）に１５０μｍ〜２５０μｍずらして形成される。第１ユニット３０における第２電極分離溝２３と、第２ユニット４０における第２電極分離溝２３は、貫通孔２２に対して、それぞれＸ軸に沿った逆方向（＋Ｘ方向および−Ｘ方向）に１５０μｍ〜２５０μｍずらして形成される。
【００３５】
また、第１ユニット３０および第２ユニット４０の周囲には、各層の形成時に基板１の側面に被着した第１導電層１１、光電変換層１２、第２導電層１３、あるいは裏面電極層１４の構成物質からなる付着物によるリークを低減する目的で、図１（ａ）に示すように、外枠溝８が設けられる。この外枠溝８は基板１の表面を露出させる。また、外枠溝８が設けられることで水分が浸入しやすい端部と光電変換層１２との間に保護層３が入り込むことから、太陽電池モジュール１００の耐湿性が向上する。
【００３６】
〔太陽電池モジュールの製造方法〕
次に、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は以下の工程を含む。
【００３７】
まず、図３（ａ）に示すように、基板１の上に第１導電層１１が形成される。第１導電層１１としては、例えばＭＯＣＶＤ法またはスパッタ法によってＳｎＯ2層が形成可能である。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板１側から第１導電層１１にレーザー光が照射され、これが走査される（第１レーザー照射）。これにより、第１導電層１１が除去されて、ユニット間分離領域５０の一部である第１ユニット間分離溝５０ａと、第１電極分離溝２１とを含む複数の溝Ｐ１が形成される（図１（ｂ）も参照）。併せて、この際のレーザー光の照射により、導電層１１の外周部の枠状の第１外枠溝（図示せず）が形成可能である。また、条件によっては第１導電層１１側からレーザー光が照射されてもよい。
【００３９】
なお、本実施形態において、第１レーザー照射および後述する第２，第３レーザー照射は、ＹＡＧレーザー装置を用いて行われる。このＹＡＧレーザー装置は、レーザー光の照射源を移動させつつ、レーザー光の照射のＯＮ／ＯＦＦの切り替えを適宜のタイミングで行うことができるものを用いる。また、ＹＡＧレーザー装置の代わりに、ＹＶＯ4レーザー、エキシマレーザー、ファイバーレーザー等の他のレーザー装置を用いてもよい。
【００４０】
第１レーザー照射における照射条件としては、例えば、波長が約１０６０μｍ、周波数が４５ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚ、パルス幅が２０ｎｓｅｃ〜６０ｎｓｅｃ以下、出力が５Ｗ〜１６Ｗ、照射径が５０μｍ〜８０μｍである条件が採用される。
【００４１】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１導電層１１および基板１の上に、光電変換層１２および第２導電層１３が順に形成される。光電変換層１２としては、例えばプラズマＣＶＤ法によってａ−Ｓｉ：Ｈユニットセル、及びμｃ−Ｓｉ：Ｈユニットセルからなるａ−Ｓｉ／μｃ−Ｓｉ薄膜タンデム型太陽電池素子構造が形成可能である。第２導電層１３としては、例えばＭＯＣＶＤ法、スパッタ法、または蒸着法によってＺｎＯ層、ＳｎＯ2層またはＩＴＯ層等が形成可能である。この工程において、光電変換層１２の一部は、第１外枠溝、第１ユニット間分離溝５０ａおよび第１電極分離溝２１に入る。
【００４２】
次に、図３（ｄ）に示すように、ＹＡＧレーザー装置を用いて、基板１側から光電変換層１２および第２導電層１３にレーザー光が照射されてこれが走査されることにより（第２レーザー照射）、光電変換層１２および第２導電層１３が除去されて、貫通孔２２を複数の溝Ｐ２として形成する。なお、第２太陽電池セルにおいてはメカニカルスクライビングによって光吸収層６２およびバッファ層６３が除去され、貫通孔２２が複数の溝Ｐ２として形成される。
【００４３】
第２レーザー照射における照射条件としては、例えば、波長が約５３０μｍ、周波数が２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ、パルス幅が２６ｎｓｅｃ〜３６ｎｓｅｃ以下、出力が０．４５Ｗ〜０．７５Ｗ、照射径が６０μｍ〜９０μｍである条件が採用される。
【００４４】
次に、図３（ｅ）に示すように、第２導電層１３の上に裏面電極層１４が形成される。裏面電極層１４は、例えばスパッタ法を用いて形成されたＡｇ層である。この工程において、裏面電極層１４の一部が貫通孔２２に入る。
【００４５】
次に、図３（ｆ）に示すように、ＹＡＧレーザー装置を用いて、基板１側から裏面電極層１４、第２導電層１３、および光電変換層１２にレーザー光が照射されてこれが走査されることにより（第３レーザー照射）、裏面電極層１４、第２導電層１３、および光電変換層１２が除去されて、少なくとも第１ユニット間分離溝５０ａの領域を含む第２ユニット間分離溝５０ｂと、第２電極分離溝２３とを含む複数の溝Ｐ３が形成される。併せて、少なくとも第１外枠溝の形成領域を含む、裏面電極層１４、第２導電層１３、および光電変換層１２の外周部には、第２外枠溝（図示せず）が形成される。なお、第２太陽電池セルにおいてはメカニカルスクライビングを用いて窓層６４、バッファ層６３および光吸収層６２が除去されて、少なくとも第１ユニット間分離溝５０ａの領域を含む第２ユニット間分離溝５０ｂと、第２電極分離溝２３とを含む複数の溝Ｐ３が形成される。
【００４６】
この工程により形成された第２外枠溝と先に形成された第１外枠溝とが外枠溝８を構成する。第１ユニット間分離溝５０ａと第２ユニット間分離溝５０ｂとがユニット間分離領域５０を構成する。
【００４７】
第３レーザー照射における照射条件としては、例えば、波長が約５３０μｍ、周波数が６ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ、パルス幅が２６ｎｓｅｃ〜３６ｎｓｅｃ以下、出力が０．３Ｗ〜０．６Ｗ、照射径が７０μｍ〜１００μｍである条件が採用される。
【００４８】
なお、太陽電池モジュール１００の生産性を高めるためには、第１ないし第３レーザー照射は、それぞれ、溝Ｐ１ないし溝Ｐ３が最も短時間で効率的に形成されるように行われることが好ましい。後記する図５に示す場合においては、第１ユニット３０における第２電極分離溝２３と、第２ユニット４０における第２電極分離溝２３とが、交互に形成されるように、レーザー光が照射される。
【００４９】
詳しくは、図５に示すように、まず、第１ユニット３０の始点Ｓ１から−Ｙ方向へ終点Ｅ１まで、照射源が移動しつつレーザー光を照射する。次に、破線の矢印ＡＲ３で示されるように、終点Ｅ１から第２ユニット４０の始点Ｓ２まで、レーザー光を照射せずに照射源が移動する。次に、第２ユニット４０の始点Ｓ２から＋Ｙ方向へ終点Ｅ２まで、照射源が移動しつつレーザー光を照射する。次に、破線の矢印ＡＲ４で示されるように、終点Ｅ２から第１ユニット３０の始点Ｓ３まで、レーザー光を照射せずに照射源が移動する。その後は、同様の動作が繰り返されることで、太陽電池モジュール１００に図５に示すような第２電極分離溝２３が形成される。なお、これら一連の過程においては、レーザー光の照射のＯＮ／ＯＦＦの切り替えが行われるものの、照射源は一定の走査速度で絶えず移動する。
【００５０】
第２電極分離溝２３がユニット間分離領域５０を跨がないように太陽電池モジュールを作製する場合、レーザー光がユニット間分離領域５０を越えて照射され続けることがないように、ユニット間分離領域５０の手前で照射源を減速する必要がある。しかし、本実施形態においては、一方のユニットの第２電極分離溝２３が他方のユニットの一部にまで延出するようにしているので、このような照射源の減速は不要である。よって、太陽電池モジュール１００は、生産性に優れる。
【００５１】
また、第２電極分離溝２３がユニット間分離領域５０を跨がないように太陽電池を作製する場合、隣接するユニット間で裏面電極層１４の分離を効率よく行うために、ユニット間分離領域５０の幅を広げる必要がある。しかし、本実施形態においては、一方のユニットの第２電極分離溝２３が他方のユニットにまで延出するように第２電極分離溝２３が形成されていることで、ユニット間分離領域５０を形成するレーザー加工が±Ｙ方向に多少位置ずれしても、隣接するユニット間で裏面電極の分離が保証される。したがって、本実施形態においては、レーザー加工の位置ずれを考慮してユニット間分離領域５０の幅を広げる必要がなくなる。すなわち、太陽電池モジュール１００は、発電領域の拡大と発電ロスの低減とが実現されたものである。
【００５２】
なお、第３レーザー照射が行われた後、ユニット間分離領域５０に裏面電極層１４あるいは接続領域２２ａの構成物質からなるメタル残渣が生じていることがある。このようなメタル残渣が生じた場合、第１ユニット３０と第２ユニット４０との間で短絡が生じることがあり、この短絡に起因した電流リークにより、太陽電池全体の光電変換の能力が低下することがある。そこで、ユニット間分離領域５０に再度レーザー光が照射されることにより、メタル残渣が除去されるようにしてもよい。
【００５３】
次に、第１ユニット３０と第２ユニット４０とを直列に接続するユニット間接続領域６においては、溝Ｐ２が形成される際に、ユニット間接続領域６の第１ユニット３０にも溝Ｐ２が形成されることにより第１導電層１１と裏面電極層１４とが接続する。そして、ユニット間分離領域５０がユニット間接続領域６に設けられないことにより、第１ユニット３０の裏面電極層１４と第２ユニット４０の裏面電極層１４とが接続するため、第１ユニット３０と第２ユニット４０とが直列に接続される。なお、ユニット間分離領域５０がユニット間接続領域６に設けられてもよい。この場合には、第１ユニット３０の裏面電極層１４と第２ユニット４０の裏面電極層１４とを接続する接続配線が形成されればよい。このとき、裏面電極層１４上に、別途、接続配線と接続する電極層が形成されてもよい。なお、ユニット間接続領域６の第１ユニット３０に設けられる溝Ｐ２は複数設けられてもよい。
【００５４】
次に、図３（ｇ）に示すように、裏面電極層１４および基板１の上にエポキシ樹脂等からなる保護層３が形成される。この工程により、第２電極分離溝２３に保護層３が入りこむ。そして、保護層３の上にＥＶＡ等からなる接着層５が形成されたうえで、ＰＥＴ等の樹脂シートやガラス等の裏面材４が形成される。以上の工程により、太陽電池モジュール１００が形成される。また、例えば、保護層３にＥＶＡが用いられる等、保護層３が接着層５の役割を果たす場合には、別途、接着層５が設けられなくてもよい。
【００５５】
以上、説明したように、本実施形態によれば、一方のユニットの第２電極分離溝２３が他方のユニットにまで延出するように第２電極分離溝２３が形成されることで、生産性に優れ、かつ発電ロスが低減した太陽電池モジュール１００が実現される。
【００５６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール２００について説明する。以下においては、図６を参照して、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構成と相違する太陽電池モジュール２００の構成について説明する。
【００５７】
図６（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール２００において、各々の太陽電池セル２に断続的に形成された貫通孔２２に導電材料が入れられた領域（接続領域２２ａ）は、ユニット間分離領域５０と交差しない。これにより、第１ユニット３０における貫通孔２２と第２ユニット４０における貫通孔２２とは、太陽電池セル２の配列方向（図６（ａ）の＋Ｘ方向）に垂直な方向（図６（ａ）の＋Ｙ方向）において、長さＬ２で離れる。
【００５８】
Ｌ２は、１００μｍ〜４０００μｍであるのが好適であり、より好ましくは２０００μｍ以下である。このような範囲が採用されることにより、ユニット間分離領域５０におけるメタル残渣の発生が抑制され、隣接するユニット間の電気的分離が効率よく行われる。
【００５９】
第１ユニット３０における貫通孔２２と第２ユニット４０における貫通孔２２とが離れることにより、ユニット間分離領域５０におけるメタル残渣の発生が抑制されるので、隣接するユニット間の電気的分離が効率よく行われる。これにより、太陽電池モジュール２００の生産性が向上する。
【００６０】
また、太陽電池モジュール２００の貫通孔２２は、図６（ｂ）に示すように、断続的に設けられている。これは、貫通孔２２を形成する際のレーザー光の照射が、連続的にではなく離散的に行われることによって実現される。このような断続的なレーザー光の照射は、例えば照射源が移動されつつレーザー光の照射のＯＮ／ＯＦＦの切り替えが断続的に繰り返されることによって実現可能である。あるいは、ガルバノミラーを用いて照射位置を調整する態様のレーザー装置が用いられてもよい。
【００６１】
レーザー加工にガルバノミラーが用いられる場合、第１ユニット３０における貫通孔２２が形成された後に第２ユニット４０における貫通孔２２が形成される際に、照射源が長さＬ２を通過する間にミラー角度が変えられることで、レーザー光の照射位置が−Ｘ方向にずらされる方法が採用可能である。したがって、第１ユニット３０における貫通孔２２と第２ユニット４０における貫通孔２２との形成が、加工スピードが落とされることなく、１回の加工作業で行われる製法が採用可能であるため、太陽電池モジュール２００の生産性が向上する。
【００６２】
以上、説明したように、本実施形態によれば、各々の太陽電池セル２の貫通孔２２がユニット間分離領域５０と交差しないように設けられることで、生産性に優れた太陽電池モジュール２００が実現される。
【００６３】
＜第３実施形態＞
次に、図７〜９を参照して、本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュール３００について説明する。以下においては、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構成と相違する太陽電池モジュール３００の構成について説明する。
【００６４】
図７に示すように、第１および第２実施形態の太陽電池モジュール１００，２００の第２分離領域が電極層（具体的には、裏面電極層１４）を分離するもの（第２電極分離溝２３）であるのに対して、太陽電池モジュール３００の第２分離領域は、太陽電池セル内の導電層（具体的には、第１導電層１１）を分離するもの（第１電極分離溝２１）であることを特徴とする。
【００６５】
太陽電池モジュール３００は、複数の太陽電池セル２が直列接続されてそれぞれ構成された、第１ユニット６０、第２ユニット７０、第３ユニット８０、および第４ユニット９０が直列接続されたものである。隣接するユニットの間には第１分離領域であるユニット間分離領域５０が形成されて、ユニット間が分離されている。第１ユニット６０と第２ユニット７０とは太陽電池モジュール３００の−Ｘ側の端部近傍に位置するユニット間接続領域６により直列接続され、第２ユニット７０と第３ユニット８０とは太陽電池モジュール３００の＋Ｘ側の端部近傍に位置するユニット間接続領域６により直列接続され、第３ユニット８０と第４ユニット９０とは太陽電池モジュール３００の−Ｘ側の端部近傍に位置するユニット間接続領域６により直列接続される。このようにして直列接続されたユニットの出力は、太陽電池モジュール３００の＋Ｘ側の端部近傍に位置する２つの出力端子７において取り出すことができる。
【００６６】
図８に示すように、太陽電池モジュール３００において、第１〜第４ユニット６０〜９０の各第２電極分離溝２３は同一直線上に設けられている。一方、各ユニットの太陽電池セル２内に形成された第１導電層１１を分離している第１電極分離溝２１（第２分離領域）は同一直線上にはない。そして、隣り合うユニット間において、一方のユニットにおける第１電極分離溝２１は、ユニット間分離領域５０を越えて他方のユニットの一部へ所定の長さが延出して形成される部分２１ａを有する。同様に、他方のユニットにおける第１電極分離溝２１は、一方のユニットに所定の長さが延出して形成される延出部分２１ａを有する。
【００６７】
したがって、図８に示すように、例えば、第２ユニット７０における第１電極分離溝２１と第３ユニット８０における第１電極分離溝２１とは、一の方向となる太陽電池セル２の配列方向（＋Ｘ方向）に垂直な方向（＋Ｙ方向）において、長さＬ１（互いに隣り合うユニットにおいて、一方のユニットの延出部分２１ａの先端と他方のユニットの延出部分２１ａの先端との距離）で重なる。このような第２分離領域としての第１電極分離溝２１の配置は、上記第１および第２実施形態に係る第２分離領域としての第２電極分離溝２３の配置と同様に、太陽電池モジュール３００の製造プロセスの効率化を実現する。Ｌ１は、１００μｍ〜１５００μｍであるのが好適であり、より好ましくは１０００μｍ以下である。
【００６８】
また、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えば、第１ユニット６０と第２ユニット７０とを直列に接続するユニット間接続領域６については、溝Ｐ２が形成される際に、ユニット間接続領域６の第１ユニット６０および第２ユニット７０のそれぞれに貫通孔（溝Ｐ２）が形成されることにより第１導電層１１と裏面電極層１４とが接続する。そして、第１ユニット６０の裏面電極層１４と第２ユニット７０の裏面電極層１４とを接続する接続配線１５が形成されることにより、第１ユニット６０と第２ユニット７０とが直列に接続される。なお、ユニット間分離領域５０がユニット間接続領域６に設けられず、第１ユニット６０の裏面電極層１４と第２ユニット７０の裏面電極層１４とが接続するようにしてもよい。
【００６９】
また、第３実施形態に係る太陽電池モジュール３００の製造工程において、第１実施形態の第１電極分離溝２３の形成方法と同様に、一方のユニットにおける第１電極分離溝２１と、他方のユニットにおける第１電極分離溝２１とが、交互に形成されるように、レーザー光が照射されてもよい。
【００７０】
第３実施形態に係る太陽電池モジュール３００によれば、特に、光電変換層１２がカルコパイライト系半導体を含むタイプの第２太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの製造において、第１導電層６１を分離する第１電極分離溝２１の作製をレーザー光の照射により効率よく行うことができる。
【００７１】
また、第３実施形態に係る太陽電池モジュール３００によれば、裏面電極層１４が反射層として機能する場合には、延出部分２１ａを透過してきた光を光電変換層１２内に反射させることができるため、より好ましい。
【００７２】
＜変形例＞
図１および図６で示された第１および第２実施形態に係る太陽電池モジュール１００，２００については、第１ユニット３０と第２ユニット４０とを備えた構成を用いて説明したが、これらの態様に限定されるものではなく、ユニットを３つ以上備える構成が採用されてもよい。
【００７３】
例えば、図１０，１１に示すように、図１および図６で示された太陽電池モジュール１００，２００と同様に、複数の太陽電池セル２が直列接続されてそれぞれ構成された第１ユニット６０、第２ユニット７０、第３ユニット８０、および第４ユニット９０の４つのユニットが直列接続された構成でもよい。この構成例が採用される場合も、隣接するユニットの間には第１分離領域であるユニット間分離領域５０が形成されて、ユニット間が分離されている。また、第１電極分離溝２１、貫通孔２２、および第２電極分離溝２３の態様も図１，図６で示された太陽電池モジュール１００，２００と同様であるが、さらに第２ユニット７０および第３ユニット８０の第２電極分離溝２３（第２分離領域）は２つの隣り合うユニットのそれぞれの一部へ延出している。
【００７４】
また、上述の実施形態において、太陽電池モジュールは、光電変換層１２の上に第２導電層１３および裏面電極層１４が構成されているが、これに代わり、第２導電層１３を備えずに、光電変換層１２の上に裏面電極層１４が構成されてもよい。
【００７５】
また、上述の実施形態において、光電変換層１２および第２導電層１３が形成された後に第２レーザー照射が行われるが、これに代わり、光電変換層１２を形成した後に第２レーザー照射が行われ、次に、第２導電層１３と裏面電極層１４とが形成されてもよい。さらには、裏面電極層１４が形成されずに、光電変換層１２の上に第２導電層１３のみが形成されてもよい。
【００７６】
また、第２太陽電池セルが採用された太陽電池モジュールについては、光吸収層６２、バッファ層６３、および窓層６４が形成された後に、貫通孔２２および第２電極分離溝２３が形成され、少なくとも貫通孔２２に銀等からなる電極層が形成されてもよい。また、貫通孔２２が設けられずに第２電極分離溝２３が広く形成され、第２電極分離溝２３の一方の端部側に、第１導電層６１と窓層６４とを接続する電極層が形成されるようにしてもよい。
【００７７】
また、上述の実施形態においては、外枠溝８とユニット間分離領域５０は第１レーザー照射と第３レーザー照射により形成されているが、これに代わり、第２電極分離溝２３が形成された後に、裏面電極層１４、第２導電層１３、光電変換層１２、および第１導電層１１が除去されて、外枠溝８とユニット間分離領域５０とが溝Ｐ４として形成されてもよい。
【００７８】
また、上述の実施形態においては、例えば図９に示すように、ユニットどうしの直列接続が、ユニット間接続領域６において、接続配線１５により実現されていたが、接続配線１５が用いられずに、裏面電極層１４または図４に示す窓層６４等の電極パターンにより直列接続が実現されてもよい。例えば、図１２，１３に示すように、裏面電極層１４が隣接するユニットへ延出したパターンが、ユニットの一端部側に位置するユニット間接続領域６において設けられることにより、隣り合うユニットどうしを直列接続させることが可能になる。
【００７９】
また、上述の実施形態においては、光電変換層１２が、タンデム構造を有していたが、これに限定されるものではなく、シングル構造またはトリプル構造を有していてもよい。
【００８０】
また、上述の実施形態においては、１枚の平板状の基板上に光電変換セルが形成された光電変換モジュール１００，２００，３００について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、表面の少なくとも一部が曲面状および／または凹凸状に形成された基体上に光電変換セルが形成された光電変換モジュールにも、本発明の技術的思想の適用が可能である。
【００８１】
さらに、光電変換モジュールは、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであれば、太陽電池モジュールに限定されるものではなく、光センサ等の光電変換モジュールにも、本発明の技術的思想の適用が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１：基板（基体）
２：太陽電池セル
３：保護層
４：裏面材
５：接着層
６：ユニット間接続領域
７：出力端子
８：外枠溝
１１：第１導電層
１１ａ：第１導電領域
１１ｂ：第２導電領域
１２：光電変換層
１３：第２導電層
１４：裏面電極層
１５：接続配線
２１：第１電極分離溝
２２：貫通孔
２２ａ：接続領域
２３：第２電極分離溝
３０，６０：第１ユニット
４０，７０：第２ユニット
５０：ユニット間分離領域
５０ａ：第１ユニット間分離溝
５０ｂ：第２ユニット間分離溝
８０：第３ユニット
９０：第４ユニット
１００，２００，３００：太陽電池モジュール（光電変換モジュール）
【図１】
2010098467.tif 000003
【図２】
2010098467.tif 000004
【図３】
2010098467.tif 000005
【図４】
2010098467.tif 000006
【図５】
2010098467.tif 000007
【図６】
2010098467.tif 000008
【図７】
2010098467.tif 000009
【図８】
2010098467.tif 000010
【図９】
2010098467.tif 000011
【図１０】
2010098467.tif 000012
【図１１】
2010098467.tif 000013
【図１２】
2010098467.tif 000014
【図１３】
2010098467.tif 000015
【国際調査報告】
2010098467.tif 000016
2010098467.tif 000017
2010098467.tif 000018
2010098467.tif 000019