(57)【要約】【課題】  本発明の実施形態は、耐久性に優れた多接合型太陽電池モジュール及び多接合型太陽電池モジュールを用いた太陽光発電システムを提供する。【解決手段】  実施形態の多接合型太陽電池は、光入射側に配置され、複数の第１太陽電池セルと、複数の第１太陽電池セルを電気的に接続する第１接続配線を含む第１太陽電池モジュールと、複数の第２太陽電池セルと、複数の第２太陽電池セルを電気的に接続する第２接続配線を含む第２太陽電池モジュールと、第１太陽電池モジュールと第２太陽電池モジュールの間に接着層と、を有する。第２接続配線の接着層を向く面に、接着層の第２太陽電池モジュールを向く面と直接的に接するように絶縁膜が設けられ、第１太陽電池モジュールは、光入射側に基板を含み、基板は、第１太陽電池モジュールの単一基板である。第２接続配線は、接着層と非接触である。
2019180854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射側に配置され、複数の第１太陽電池セルと、前記複数の第１太陽電池セルを電気的に接続する第１接続配線を含む第１太陽電池モジュールと、
複数の第２太陽電池セルと、前記複数の第２太陽電池セルを電気的に接続する第２接続配線を含む第２太陽電池モジュールと、
前記第１太陽電池モジュールと第２太陽電池モジュールの間に接着層と、を有し、
前記第２接続配線の接着層を向く面に、前記接着層の第２太陽電池モジュールを向く面と直接的に接するように絶縁膜が設けられ、
前記第１太陽電池モジュールは、光入射側に基板を含み、前記基板は、前記第１太陽電池モジュールの単一基板であり、
前記第２接続配線は、前記接着層と非接触である多接合型太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記接着層の融点は、前記絶縁膜の融点よりも高い請求項１に記載の多接合型太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記接着層の融点は、１５０℃以上である請求項１又は２に記載の多接合型太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記絶縁膜の融点は、２００℃以上である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の多接合型太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記絶縁膜の融点は、前記接着層の融点よりも５０℃以上高い請求項１ないし４のいずれか１項に記載の多接合型太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記複数の第１太陽電池セルの光吸収層のバンドギャップは、前記複数の第２太陽電池セルの光吸収層のバンドギャップよりも広い請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多接合型太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記絶縁膜は、樹脂、金属酸化物及び金属窒化物からなる群より選ばれる１種以上を含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載の多接合型太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記接着層は、樹脂シートである請求項１ないし７のいずれか１項に記載の多接合型太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記絶縁膜は、ポリイミドフィルム、ガラステープ、石英テープ、ポリアミドフィルム、エポキシ樹脂シート及びポリエステルシートからなる群より選ばれる１種以上の膜、若しくは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｇａ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上の金属を含む金属酸化物又は金属窒化物の膜である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の多接合型太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記接着層は、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂シート、ポリビニルブチラール樹脂シート及びポリオレフィン樹脂シートからなる群より選ばれる１種以上の層である請求項１ないし９のいずれか１項に記載の多接合型太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の多接合型太陽電池モジュールを用いた太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、多接合型太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多接合型ではない太陽電池モジュールにおいて、太陽電池モジュールの発電素子を保護するために、保護ガラスを用いる。例えば、保護ガラスと発電素子は接着剤によって接着されるが、長期間の使用に伴い、接着剤が劣化する。接着剤の劣化は、太陽電池モジュールの配線の腐食の原因となり得る。接着剤の劣化は、高温、多湿条件下で顕著ではあるが、多接合型ではない太陽電池モジュールにおいては、緩やかな発電量低下につながる。【０００３】
多接合型の太陽電池モジュールの場合、複数の太陽電池モジュールを貼り合わせる。貼り合わせる太陽電池モジュールの面がガラスなどの基板であれば、貼り合わせる接着層が劣化しても両モジュールがショートしない。しかし、太陽電池モジュールには、軽量化が求められており、例えば、カルコパイライト構造を有する化合物層を光吸収層として用いた太陽電池セルを有する太陽電池モジュールをトップセルとし、Ｓｉを光吸収層として用いた太陽電池セルを有する太陽電池モジュールをボトムセルとして用いた多接合型太陽電池において、トップセルがサブストレート型であると、トップセルの基板が２枚となる。基板には、ガラス基板が用いられ、トップセルだけで基板を２枚も用いると太陽電池モジュールの重さが増加してしまう。一方、トップセルがスーパーストレート型であると、トップセルを製造する際に用いられる基板を光入射側に配置することにより、基板の数を減らすことができる。しかし、トップセルの電極の一方は、ボトムセル側を向いており、接着層で接合しただけでは、接着層の経年劣化により、トップセルとボトムセルがショートしやすい。トップセルとボトムセルがショートすると、モジュールの出力が大きく低下し、装置全体のトラブルの原因になりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６１９０９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、耐久性に優れた多接合型太陽電池モジュール及び多接合型太陽電池モジュールを用いた太陽光発電システムを提供する。
【課題を解決する手段】
【０００６】
実施形態の多接合型太陽電池は、光入射側に配置され、複数の第１太陽電池セルと、複数の第１太陽電池セルを電気的に接続する第１接続配線を含む第１太陽電池モジュールと、複数の第２太陽電池セルと、複数の第２太陽電池セルを電気的に接続する第２接続配線を含む第２太陽電池モジュールと、第１太陽電池モジュールと第２太陽電池モジュールの間に接着層と、を有する。第２接続配線の接着層を向く面に、接着層の第２太陽電池モジュールを向く面と直接的に接するように絶縁膜が設けられ、第１太陽電池モジュールは、光入射側に基板を含み、基板は、第１太陽電池モジュールの単一基板である。第２接続配線は、接着層と非接触である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】多接合型太陽電池モジュールの断面図
【図２】太陽電池モジュールの評価結果
【図３】多接合型太陽電池モジュールの断面図
【図４】多接合型太陽電池モジュールの斜視工程図
【図５】多接合型太陽電池モジュールの斜視工程図
【図６】多接合型太陽電池モジュールの斜視工程図
【図７】多接合型太陽電池モジュールの断面図
【図８】多接合型太陽電池モジュールの斜視工程図
【図９】多接合型太陽電池モジュールの斜視工程図
【図１０】多接合型太陽電池モジュールの斜視工程図
【図１１】多接合型太陽電池モジュールの斜視展開図
【図１２】太陽光発電システムの構成概念図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（多接合型太陽電池モジュール）
実施形態の接合型太陽電池モジュールは、第１太陽電池モジュールと第２太陽電池モジュールを有する。図１に実施形態の多接合型太陽電池モジュールの断面図を示す。図１に示す多接合型太陽電池モジュール１００は、第１太陽電池モジュール１０と、第２太陽電池モジュール２０と接着層３０と、絶縁膜４０と、を有する。図１では、２つの太陽電池モジュールが接合した多接合型の太陽電池モジュールである。３つ以上の太陽電池モジュールが接合した多接合型太陽電池モジュールも実施形態に含まれる。
【０００９】
（第１太陽電池モジュール）
第１太陽電池モジュール１０は、複数の第１太陽電池セル１１を含む。第１太陽電池モジュール１０は、多接合型太陽電池モジュール１００において、光入射側に配置されている。第１太陽電池モジュール１０は、入射した光の一部を吸収して発電する。第１太陽電池モジュール１０の光入射側には、第１太陽電池モジュール１０における単一基板が配置されており、第２太陽電池モジュール４０側には、第１太陽電池モジュール１０の基板は配置されていない。
【００１０】
第１太陽電池モジュール１０の第１太陽電池セル１１は、光入射側から順に、基板、第１電極、光吸収層と第２電極が並んでいる。これらの層間には、明記しない中間層が含まれている場合がある。複数の第１太陽電池セル１１は、電気極性がそろって物理的に並列に配置されている。
【００１１】
複数の第１太陽電池セル１１は、第１接続配線によって、電気的に接続している。複数の第１太陽電池セル１１は、電気的に直列、並列、又は、直列及び並列に接続している。例えば、隣り合う第１太陽電池セル１１の第１電極と第２電極が接続して第１太陽電池セル１１が電気的に直列に接続している場合、第１電極及び第２電極又は第２電極が第１接続配線を構成することができる。例えば、隣り合う第１太陽電池セル１１の第２電極と第２電極が接続して第１太陽電池セル１１が電気的に並列に接続している場合、第２電極が第１接続配線を構成することができる。また、隣り合う第１太陽電池セル１１が第１電極及び第２電極とは別の導電層によって電気的に接続している場合、この導電層が第１接続配線を構成することができる。なお、実施形態では、第１接続配線が第１太陽電池セル１１に含まれる導電性部材のうちの最外周に含まれる導電性部材である。第１太陽電池セル１１の第１接続配線が第２太陽電池セル２１の第２接続配線に最も距離が近い位置に配置されている。別の導電層として、例えば、バスバーが挙げられる。
【００１２】
第１太陽電池セル１１の光吸収層のバンドギャップは、第２太陽電池セル２１の光吸収層バンドギャップよりも広いことが好ましい。第１太陽電池セル１１の光吸収層は、ワイドバンドギャップであることが好ましい。具体的には、第１太陽電池セル１１のバンドギャップは、１．４ｅＶ以上３．０ｅＶ以下が好ましい。
【００１３】
第１太陽電池セル１１の光吸収層としては、上記バンドギャップを満たすものであれば特に限定されない。第１太陽電池セル１１の光吸収層は、具体的には、亜酸化銅薄膜、カルコパイライト構造を有する半導体膜、スタナイト構造を有する半導体膜、ケステライト構造を有する半導体膜、有機薄膜及びペロブスカイト系薄膜からなる群から選ばれる１種を含む。カルコパイライト構造を有する半導体膜としては、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）２、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓ２、ＣｕＧａ（Ｓｅ、Ｓ）２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＧａＳ２などである。
【００１４】
第１太陽電池セル１１の光吸収層は、ｐ型層及びｎ型層を含む。また、第１太陽電池セル１１は、ホモ接合型の太陽電池でもよいし、ヘテロ接合型の太陽電池でもよい。
【００１５】
第１太陽電池セルの電極である、第１電極及び第２電極は、光透過性のある電極が好ましい。光透過性のある電極としては、酸化インジウムスズ（（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（Al-doped Zinc Oxide：ＡＺＯ）、ボロンドープ酸化亜鉛（Boron-doped Zinc Oxide：ＢＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛(Gallium-doped Zinc Oxide：ＧＺＯ)、インジウムドープ酸化亜鉛(Indium-doped Zinc Oxide：ＩＺＯ)、アルミニウムガリウム酸化物（Aluminium Gallium Oxide：ＡＧＯ）、チタンドープ酸化インジウム（Titanium-doped Indium Oxide：ＩＴｉＯ）、酸化インジウムガリウム亜鉛（Indium Gallium Zinc Oxide：ＩＧＺＯ）及び水素ドープ酸化インジウム（Hydrogen-doped Indium Oxide：Ｉｎ２Ｏ３）からなる群より選ばれる１種以上の透明導電膜含むものが好ましい。これらの透明導電膜に酸化スズ膜などを積層させた電極も第１太陽電池セル１１の電極として好ましい。
【００１６】
（第２太陽電池モジュール）
第２太陽電池モジュール２０は、複数の第２太陽電池セル２１を含む。第２太陽電池モジュール２０は、第１太陽電池モジュール１０を通過した光を受光して発電する。
【００１７】
第２太陽電池モジュール２０の第２太陽電池セル２１は、光入射側から順に、第１電極、光吸収層と第２電極が並んでいる。これらの層間には、明記しない中間層が含まれている場合がある。複数の第２太陽電池セル２１は、電気極性がそろって物理的に並列に配置されている。
【００１８】
複数の第２太陽電池セル２１は、第２接続配線によって、電気的に接続している。複数の第２太陽電池セル１１は、電気的に直列、並列、又は、直列及び並列に接続している。例えば、第２太陽電池セル１１では、隣り合う第２太陽電池セル２１の第１電極及び第２電極が電気的に接続して、第２太陽電池セル２１が電気的に直列に接続している場合、第１電極及び第２電極、又は、第１電極が第２接続配線を構成することができる。また、隣り合う第２太陽電池セル２１の第１電極が電気的に接続して、第２太陽電池セル２１が電気的に並列に接続している場合、第１電極が第２接続配線を構成することができる。また、隣ある第２太陽電池セル２１が第１電極と第２電極とは別の導電層によって電気的に接続している場合は、この別の導電層が第２接続配線を構成することができる。なお、実施形態では、第２接続配線が第２太陽電池セル２１に含まれる導電性部材のうちの最外周に含まれる導電性部材である。第２太陽電池セル１１の第２接続配線が第１太陽電池セル２１の第１接続配線に最も近い位置に配置されている。別の導電層として、例えば、バスバーが挙げられる。
【００１９】
第２太陽電池セル２１の光吸収層のバンドギャップは、第１太陽電池セル１１の光吸収層バンドギャップよりも狭いことが好ましい。第２太陽電池セル２１の光吸収層は、ナローバンドギャップであることが好ましい。具体的には、第２太陽電池セル２１のバンドは、１．０ｅＶ以上１．４ｅＶ以下が好ましい。
【００２０】
第２太陽電池セル２１の光吸収層としては、上記バンドギャップを満たすものであれば特に限定されない。第２太陽電池セル２１の光吸収層は、具体的には、結晶Ｓｉ層、カルコパイライト構造を有する半導体膜及びＣｄＴｅ膜からなる群から選ばれる１種を含む。カルコパイライト構造を有する半導体膜としては、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）２、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓ２、ＣｕＩｎＴｅ２などである。
【００２１】
第２太陽電池セル１１のｎ型層は、ｐ型層及びｎ型層を含む。また、第１太陽電池セル１１は、ホモ接合型の太陽電池でもよいし、ヘテロ接合型の太陽電池でもよい。
【００２２】
第２太陽電池セル２１の第１電極としては、例えば、光透過性のある電極又はライン状の電極や、はしご状の電極や鎖状の電極にバスバーとなる金属箔や金属リボンを重ねた電極が用いられる。第２太陽電池セル２１の第２電極としては、光透過性のある電極が好ましい。光透過性のある電極としては、酸化インジウムスズ（（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（Al-doped Zinc Oxide：ＡＺＯ）、ボロンドープ酸化亜鉛（Boron-doped Zinc Oxide：ＢＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛(Gallium-doped Zinc Oxide：ＧＺＯ)、インジウムドープ酸化亜鉛(Indium-doped Zinc Oxide：ＩＺＯ)、アルミニウムガリウム酸化物（Aluminium Gallium Oxide：ＡＧＯ）、チタンドープ酸化インジウム（Titanium-doped Indium Oxide：ＩＴｉＯ）、酸化インジウムガリウム亜鉛（Indium Gallium Zinc Oxide：ＩＧＺＯ）及び水素ドープ酸化インジウム（Hydrogen-doped Indium Oxide：Ｉｎ２Ｏ３）からなる群より選ばれる１種以上の透明導電膜含むものが好ましい。これらの透明導電膜に酸化スズ膜などを積層させた電極も第１太陽電池セル１１の電極として好ましい。
【００２３】
（接着層）
接着層３０は、第１太陽電池モジュール１０と第２太陽電池モジュール２０を接着させる。接着層３０は、第１太陽電池モジュール１０と絶縁膜４０の間に配置される。接着層３０の第１太陽電池モジュール１０を向く面は、第１太陽電池モジュール１０の接着層３０を向く面と直接的に接している。接着層３０の第１太陽電池モジュール１０を向く面の全面は、第１太陽電池モジュール１０の接着層３０を向く面の全面と直接的に接していることが好ましい。接着層３０の絶縁膜４０を向く面（第２太陽電池モジュール２０を向く面）は、絶縁膜４０の接着層３０を向く面と直接的に接している。
【００２４】
接着層３０としては、比較的融点の低い樹脂層が好ましい。あまり融点が高いと、溶融させてから第１太陽電池モジュール１０と第２太陽電池モジュール２０を接着させる際に加える温度が高くなりすぎて、太陽電池が破損しやすくなるため好ましくない。
【００２５】
接着層３０の融点は、１５０℃以上であることが好ましい。接着層３０の融点が１５０℃未満であると、太陽電池モジュール１００の運転中に接着層が溶融しやすくなってしまう。なお、接着層３０の融点は３００℃以下が好ましい。接着層３０の融点が３００℃より高いと、接着層３０によって、第１太陽電池モジュール１０と第２太陽電池モジュール２０を貼り合わせる際に、高温に加熱する必要があり、太陽電池セルが破損しやすくなるため好ましくない。
【００２６】
接着層３０としては、樹脂シートが好ましい。接着層３０に用いられる具体的なものとしては、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂シート（ＥＶＡシート）、ポリビニルブチラール樹脂シート（ＰＶＢシート）及びポリオレフィン樹脂シートからなる群より選ばれる１種以上が好ましい。
【００２７】
（絶縁膜）
絶縁膜４０は、接着層３０と第２太陽電池モジュール２０の間に配置され、第２接続配線の接着層３０を向く面に設けられている。絶縁膜４０の一方の面は、接着層３０の第２太陽電池モジュール２０を向く面と直接的に接し、かつ、絶縁膜４０の一方の面とは反対側の面は、第２接続配線の接着層３０を向く面と直接的に接していることが好ましい。絶縁膜４０は、第２接続配線と接着層３０が非接触になるように配置された絶縁部材である。接着層３０に用いられる材料は、長期間の日光照射、高温、多湿等の環境下で使用されると分解されやすい。絶縁膜４０を用いない場合、接着層３０が分解してしまうと、第１接続配線と第２接続配線がショートしやすくなってしまう。絶縁膜４０に分解しにくい材料を用いることで、接着層３０が分解してしまっても、第１太陽電池セル１１と第２太陽電池セル２１がショートし難くなる。
【００２８】
第２接続配線を保護する観点から、絶縁膜４０は、さらに、第２接続配線の接着層３０を向く面の側面の少なくとも一部と直接的に接していることが好ましい。
【００２９】
絶縁膜４０の融点は、２００℃以上であることが好ましい。絶縁膜４０の融点が低いと接着層３０による接着の際に絶縁膜４０が溶融しやすいため好ましくない。同観点から、絶縁膜４０の融点は、接着層３０の融点よりも５０℃以上高いことが好ましい。
【００３０】
絶縁膜４０は、樹脂、金属酸化物及び金属窒化物からなる群より選ばれる１種以上を含むことが好ましい。これらの物質は、上記絶縁膜４０の要件を満たすため好ましい。絶縁膜４０は、第２接続配線を覆えばよいため、第２太陽電池モジュール２０の全面を覆わなくてもよい。
【００３１】
絶縁膜４０は、ポリイミドフィルム、ガラステープ、石英テープ、ポリアミドフィルム、エポキシ樹脂シート及びポリエステルシートからなる群より選ばれる１種以上の膜、若しくは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｇａ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上の金属を含む金属酸化物又は金属窒化物の膜であることが好ましい。Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｇａ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上の金属を含む金属酸化物又は金属窒化物の膜としては、具体的には、ＳｉＯＸ、ＳｉＮＸ、ＡｌＯＸ，ＣａＯＸ，ＭｇＯＸ、ＧａＯＸ及びＧｅＯＸからなる群より選ばれる１種以上が好ましい。なお、金属酸化物及び金属窒化物において、０．０＜Ｘ≦２．５を満たすことが好ましい。
【００３２】
ポリイミドフィルム、ガラステープ、石英テープ、ポリアミドフィルム、エポキシ樹脂シート及びポリエステルシートからなる群より選ばれる１種以上の膜は、第２太陽電池モジュール２０の上に配置される。Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｇａ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上の金属を含む金属酸化物又は金属窒化物の膜は、第２接続配線上にスパッタ若しく蒸着によって形成されることが好ましい。
【００３３】
ここで、絶縁膜４０の有無による太陽電池モジュールの評価結果を示す。第１太陽電池モジュール１０と第２太陽電池モジュール２０の間に、接着層３０としてＥＶＡシートと、絶縁膜４０としてポリイミドフィルムを設けた多接合型太陽電池モジュールを評価した。絶縁膜４０の評価のために絶縁膜４０を使用しないモジュールについても評価した。温度８５℃、湿度８５％で数千時間、太陽電池モジュールによる発電を行い、出力の低下率を測定した。図２にポリイミドフィルム有りと、ポリイミドフィルム無しのモジュールにおける、第２太陽電池モジュール２０の出力低下率を示す。なお、第２接続配線には、ＥＶＡシートが加水分解する際に発生する酢酸によって腐食するＣｕバスバーを用いた。ＥＶＡシートとＣｕ配線を組み合わせることにより、ＥＶＡシートの加水分解の影響をＣｕバスバーの腐食から評価することができる。
【００３４】
ポリイミドフィルムを使用した例では、変換効率の低下が少ないが、ポリイミドフィルムを用いていない例では、変換効率の低下が大きい。ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）検査を行ったところ、ポリイミドフィルムを用いていない例では、途中から第２接続配線であるＣｕバスバーに腐食がみられ、接着層３０に用いたＥＶＡシートが加水分解していることがわかる。さらに、時間が経過すると、Ｃｕバスバーの腐食が進む。一方、ポリイミドフィルムを用いた例では、Ｃｕバスバーがポリイミドフィルムによって保護されているため、Ｃｕバスバーが腐食しないだけでなく、第１太陽電池セル１１と第２太陽電池セル２１がショートすることもない。
【００３５】
次に、第１太陽電池モジュール１０の光吸収層としてＣｕＧａＳｅ２等のカルコパイライト構造を有する化合物半導体層を用い、第２太陽電池モジュール２０の光吸収層に結晶Ｓｉを用いた多接合型太陽電池モジュール１０１を例示して、多接合型太陽電池モジュールについて、具体的に説明する。
【００３６】
図３に多接合型太陽電池モジュール１０１の断面図を示す。図３に示す多接合型太陽電池モジュール１０１は、第１太陽電池モジュール１０（トップセル）、第２太陽電池モジュール２０（ボトムセル）、接着層３０と絶縁膜４０を有する。第１太陽電池モジュール１０と第２太陽電池モジュール２０の空隙には、例えば、エポキシ樹脂などの充填剤５１、５２が充填されていることが好ましい。絶縁膜４０は、帯状のシートでバスバー２２に沿って配置される。
【００３７】
第１太陽電池セル１１は、基板１２、第１電極１３、ｎ型層１４、光吸収層１５と、第２電極１６を有する。なお、光吸収層１５は、ｎ型層１４よりも光入射側に配置されていてもよい。第１太陽電池モジュール１０において、第２電極１６によって、各第１太陽電池セル１１が電気的に直列に接続している。従って、多接合型太陽電池モジュール１０１では、第１太陽電池セル１１の第２電極１１が第１接続配線となる。両端の第１太陽電池セル１１は、バスバー１７と接続している。バスバー１７を介して、第１太陽電池モジュール１０で発電した電力が出力される。第１太陽電池モジュール１０は、スクライブＰ１、Ｐ２、Ｐ３されていて、隣り合う第１太陽電池セル１１は、上部側の第１電極１３と下部側の第２電極１６が接続している。
【００３８】
第２太陽電池モジュール２０は、第２太陽電池セル２１、バスバー２２と保護層２３とを有する。各第２太陽電池セル２１は、３本のバスバー２２で電気的に直列に接続している。バスバー２２は、隣り合う第２太陽電池セル２１の一方の第２太陽電池セル２１の表側（第１太陽電池モジュール１０側）と接続し、他方の第２太陽電池セル２１の裏側（第１太陽電池モジュール１０とは反対側）と接続している。従って、バスバー２２が第２接続配線となる。両端のバスバー２２を介して、第２太陽電池モジュール２０で発電した電力が出力される。図３に示すように、バスバー２２は、絶縁膜４０に一部埋め込まれていてもよい。バスバー２２が絶縁膜４０に埋め込まれていると、バスバー２２の側面も絶縁膜４０と直接的に接しているため、バスバー２２と第１太陽電池セル１１との絶縁性がより向上する。保護層２３は、いわゆるバックシートと呼ばれる層であり、例えばＥＶＡシートである。
【００３９】
第１太陽電池モジュール１０と第２太陽電池モジュール２０は、接着層３０と絶縁膜４０を間に挟んでいる。接着層３０の第２太陽電池モジュール２０を向く面は、絶縁膜４０及び第２太陽電池モジュール２０の第２接続配線を除く部分と直接的に接し、第１太陽電池モジュール１０を向く面は第１太陽電池モジュール１０と直接的に接している。接着層３０には、絶縁膜４０とバスバー２２の一部が埋め込まれている。
【００４０】
図４から５の斜視工程図を参照して、多接合型太陽電池モジュール１０１についてより詳細に説明する。図４は、第２太陽電池モジュール２０に絶縁膜４０を重ね合わせる工程を示している。３本一組のバスバー２２が３列あるため、絶縁膜４０は３部存在する。絶縁膜４０が、バスバー２２を覆い隠すように絶縁膜４０と第２太陽電池モジュール２０を重ね合わせる。図４から５では、充填剤は図示していない。
【００４１】
図５は、絶縁膜４０を重ね合わせた第２太陽電池モジュール２０と第１太陽電池モジュール１０を接着層３０で貼り合わせる工程を示している。絶縁膜４０を重ね合わせた第２太陽電池モジュール２０と第１太陽電池モジュール１０を接着層３０で貼り合わせる際に、接着層３０の融点に応じて加熱して接着層３０を溶融させる。そして、図６の斜視図に示すように、接着層３０及び絶縁膜４０で第１太陽電池モジュール１０と第２太陽電池モジュール２０が接合された多接合型太陽電池モジュール１０１が得られる。接着層３０の第２太陽電池モジュール２０側は、第２太陽電池モジュール２０とバスバー２２の両方と直接的に接している。
【００４２】
絶縁膜４０が無いと、第１接続配線と第２接続配線の間に、接着層３０だけが存在するため、上述のとおり接着層３０が劣化した際に、第１接続配線と第２接続配線がショートする可能性が有るが、絶縁膜４０を設けることで、配線同士のショートの可能性を減らすことができる。第２太陽電池モジュール２０のバスバー２２にＣｕのバスバーを用い、接着層３０にＥＶＡを用いたとしても絶縁膜４０がＣｕのバスバーを保護するため、バスバー２２の腐食の可能性も低くできる。Ｃｕ以外にアルミやアルミ合金などの他の金属材料を使用しても、接着層３０と絶縁膜４０を併用することで、金属の腐食を防ぐことができる。
【００４３】
次に、第１太陽電池モジュール１０の光吸収層としてＣｕＧａＳｅ２等のカルコパイライト構造を有する化合物半導体層を用い、第２太陽電池モジュール２０の光吸収層としてＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２等のカルコパイライト構造を有する化合物半導体層を用いた多接合型太陽電池モジュール１０２を例示して、多接合型太陽電池モジュールについて、具体的に説明する。
【００４４】
図７に多接合型太陽電池モジュール１０２の断面図を示す。図７の多接合型太陽電池モジュール１０２は、図４の多接合型太陽電池モジュール１０１の変形例である。図７に示す多接合型太陽電池モジュール１０２は、第１太陽電池モジュール１０、第２太陽電池モジュール２０、接着層３０と絶縁膜４０を有する。第１太陽電池モジュール１０と第２太陽電池モジュール２０の空隙には、例えば、エポキシ樹脂などの充填剤５１、５２が充填されていることが好ましい。多接合型太陽電池モジュール１０２のトップセルである第１太陽電池モジュール１０は、多接合型太陽電池モジュール１０１の第１太陽電池モジュール１０と同じにしている。絶縁膜４０は、帯状のシートで、第２太陽セル２１の第２電極２８の形状に対応している。
【００４５】
第２太陽電池セル２１は、基板２４、第１電極２５、光吸収層２６、ｎ型層２７、と、第２電極２８を有する。第２太陽電池モジュール２０において、第２電極２８によって、各第２太陽電池セル２１が電気的に直列に接続している。従って、多接合型太陽電池モジュール１０２では、第２太陽電池セル１１の第２電極２８が第２接続配線となる。両端の第２太陽電池セル２１は、バスバー２９と接続している。バスバー２９を介して、第２太陽電池モジュール２０で発電した電力が出力される。第２太陽電池モジュール２０は、スクライブＰ４、Ｐ５、Ｐ６されていて、隣り合う第２太陽電池セル２１は、上部側の第１電極２５と下部側の第２電極２８が接続している。
【００４６】
第１太陽電池モジュール１０と第２太陽電池モジュール２０は、接着層３０と絶縁膜４０を間に挟んでいる。接着層３０の第２太陽電池モジュール２０を向く面は、絶縁膜４０及び第２太陽電池モジュール２０の第２接続配線を除く部分と直接的に接し、第１太陽電池モジュール１０を向く面は第１太陽電池モジュール１０と直接的に接している。接着層３０には、絶縁膜４０が埋め込まれている。
【００４７】
図８から９の斜視工程図を参照して、多接合型太陽電池モジュール１０２についてより詳細に説明する。図８は、第２太陽電池モジュール２０に絶縁膜４０を重ね合わせる工程を示している。第２太陽電池セルが３列あるため、絶縁膜４０は３部存在する。なお、絶縁膜４０は、１枚のシートでもよい。絶縁膜４０が、バスバー２２を覆い隠すように絶縁膜４０と第２太陽電池モジュール２０を重ね合わせる。
【００４８】
図９は、絶縁膜４０を重ね合わせた第２太陽電池モジュール２０と第１太陽電池モジュール１０を接着層３０で貼り合わせる工程を示している。絶縁膜４０を重ね合わせた第２太陽電池モジュール２０と第１太陽電池モジュール１０を接着層３０で貼り合わせる際に、接着層３０の融点に応じて加熱して接着層３０を溶融させる。そして、図１０の斜視図に示すように、接着層３０及び絶縁膜４０で第１太陽電池モジュール１０と第２太陽電池モジュール２０が接合された多接合型太陽電池モジュール１０１が得られる。接着層３０の第２太陽電池モジュール２０側は、第２太陽電池モジュール２０とバスバー２２の両方と直接的に接している。
【００４９】
図１１に多接合型太陽電池モジュール１０３の斜視展開図を示す。図１１の多接合型太陽電池モジュール１０３は、図４の多接合型太陽電池モジュール１０１の変形例である。図４の多接合型太陽電池モジュール１０１と図１１の多接合型太陽電池モジュール１０３で異なる点は、絶縁膜４０がシートではなく、スパッタ又は蒸着によって形成された金属酸化物又は金属窒化物の膜である。
【００５０】
（太陽光発電システム）
実施形態の太陽光発電システムは、実施形態の多接合型太陽電池モジュールを用いている。実施形態の多接合型太陽電池モジュールは、太陽光発電システムにおいて、発電を行う発電機として用いることができる。実施形態の太陽光発電システムは、太陽電池モジュールを用いて発電を行うものであって、具体的には、発電を行う太陽電池モジュールと、発電した電気を電力変換する手段と、発電した電気をためる蓄電手段又は発電した電気を消費する負荷とを有する。図１２に実施形態の太陽光発電システム２００の構成概念図を示す。図１２の太陽光発電システムは、太陽電池モジュール２０１と、コンバーター２０２と、蓄電池２０３と、負荷２０４とを有する。蓄電池２０３と負荷２０４は、どちらか一方を省略しても良い。負荷２０４は、蓄電池２０３に蓄えられた電気エネルギーを利用することもできる構成にしてもよい。コンバーター２０２は、ＤＣ−ＤＣコンバーター、ＤＣ−ＡＣコンバーター、ＡＣ−ＡＣコンバーターなど変圧や直流交流変換などの電力変換を行う回路又は素子を含む装置である。コンバーター２０２の構成は、発電電圧、蓄電池２０３や負荷２０４の構成に応じて好適な構成を採用すればよい。
【００５１】
各太陽電池セルで受光して発電し、その電気エネルギーは、コンバーター２０２で変換され、蓄電池２０３で蓄えられるか、負荷２０４で消費される。太陽電池モジュール２０１には、太陽電池モジュール２０１を常に太陽に向けるための太陽光追尾駆動装置を設けたり、太陽光を集光する集光体を設けたり、発電効率を向上させるための装置等を付加することが好ましい。
【００５２】
太陽光発電システム２００は、住居、商業施設や工場などの不動産に用いられたり、車両、航空機や電子機器などの動産に用いられたりすることが好ましい。実施形態の多接合型太陽電池モジュールを太陽電池モジュール２０１に用いることで、耐久性の向上が期待される。
以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
第１太陽電池モジュール１０の光吸収層にＣｕＧａＳｅ２を用い、接着層３０にＥＶＡシートを用い、絶縁膜４０にポリイミドフィルムを用い、第２太陽電池モジュール２０の光吸収層に結晶シリコンを用いて多接合型太陽電池モジュールを作製する。
【００５４】
（実施例２）
第１太陽電池モジュール１０の光吸収層に亜酸化銅薄膜を用い、接着層３０にＥＶＡシートを用い、絶縁膜４０にポリイミドフィルムを用い、第２太陽電池モジュール２０の光吸収層に結晶シリコンを用いて多接合型太陽電池モジュールを作製する。
【００５５】
（実施例３）
第１太陽電池モジュール１０の光吸収層にＣｕＧａＳｅ２を用い、接着層３０にＰＶＢシートを用い、絶縁膜４０にガラステープを用い、第２太陽電池モジュール２０の光吸収層に結晶シリコンを用いて多接合型太陽電池モジュールを作製する。
【００５６】
（実施例４）
第１太陽電池モジュール１０の光吸収層に有機薄膜を用い、接着層３０にＥＶＡシートを用い、絶縁膜４０にスパッタで第２太陽電池セル上のバスバー上に形成したＳｉを含む酸化物膜を用い、第２太陽電池モジュール２０の光吸収層に結晶シリコンを用いて多接合型太陽電池モジュールを作製する。
【００５７】
（実施例５）
第１太陽電池モジュール１０の光吸収層にペロブスカイト系薄膜を用い、接着層３０にＥＶＡシートを用い、絶縁膜４０にスパッタで第２太陽電池セル上のバスバー上に形成したＡｌを含む酸化物膜を用い、第２太陽電池モジュール２０の光吸収層に結晶シリコンを用いて多接合型太陽電池モジュールを作製する。
【００５８】
（実施例６）
第１太陽電池モジュール１０の光吸収層にＩｎ比率の低いＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）２を用い、接着層３０にＥＶＡシートを用い、絶縁膜４０にスパッタで第２太陽電池セル上の第２電極上に形成したＳｉを含む窒化物膜を用い、第２太陽電池モジュール２０の光吸収層にＩｎ比率の低いＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）２を用いを用いて多接合型太陽電池モジュールを作製する。
【００５９】
（実施例７）
第１太陽電池モジュール１０の光吸収層にＣｕＧａＳｅ２を用い、接着層３０にＥＶＡシートを用い、絶縁膜４０に石英テープを用い、第２太陽電池モジュール２０の光吸収層に結晶シリコンを用いて多接合型太陽電池モジュールを作製する。
【００６０】
（比較例１−７）
絶縁膜４０を用いないで実施例１−７と同様に多接合型太陽電池モジュールを作製する。
【００６１】
実施例と対応する比較例の多接合型太陽電池モジュールでは、初期の性能に差は無いが、温度８５℃、湿度８５％で長時間運転することで、実施例の性能劣化が比較例の性能劣化よりも少ない。
【００６２】
以下、実施形態の技術案を付記する。
技術案１
光入射側に配置され、複数の第１太陽電池セルと、前記複数の第１太陽電池セルを電気的に接続する第１接続配線を含む第１太陽電池モジュールと、
複数の第２太陽電池セルと、前記複数の第２太陽電池セルを電気的に接続する第２接続配線を含む第２太陽電池モジュールと、
前記第１太陽電池モジュールと第２太陽電池モジュールの間に接着層と、を有し、
前記第２接続配線の接着層を向く面に、前記接着層の第２太陽電池モジュールを向く面と直接的に接するように絶縁膜が設けられ、
前記第１太陽電池モジュールは、光入射側に基板を含み、前記基板は、前記第１太陽電池モジュールの単一基板であり、
前記第２接続配線は、前記接着層と非接触である多接合型太陽電池モジュール。
技術案２
前記接着層の融点は、前記絶縁膜の融点よりも高い技術案１に記載の多接合型太陽電池モジュール。
技術案３
前記接着層の融点は、１５０℃以上である技術案１又は２に記載の多接合型太陽電池モジュール。
技術案４
前記絶縁膜の融点は、２００℃以上である技術案１ないし３のいずれか１案に記載の多接合型太陽電池モジュール。
技術案５
前記絶縁膜の融点は、前記接着層の融点よりも５０℃以上高い技術案１ないし４のいずれか１案に記載の多接合型太陽電池モジュール。
技術案６
前記複数の第１太陽電池セルの光吸収層のバンドギャップは、前記複数の第２太陽電池セルの光吸収層のバンドギャップよりも広い技術案１ないし５のいずれか１案に記載の多接合型太陽電池モジュール。
技術案７
前記絶縁膜は、樹脂、金属酸化物及び金属窒化物からなる群より選ばれる１種以上を含む技術案１ないし６のいずれか１案に記載の多接合型太陽電池モジュール。
技術案８
前記接着層は、樹脂シートである技術案１ないし７のいずれか１案に記載の多接合型太陽電池モジュール。
技術案９
前記絶縁膜は、ポリイミドフィルム、ガラステープ、石英テープ、ポリアミドフィルム、エポキシ樹脂シート及びポリエステルシートからなる群より選ばれる１種以上の膜、若しくは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｇａ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上の金属を含む金属酸化物又は金属窒化物の膜である技術案１ないし８のいずれか１案に記載の多接合型太陽電池モジュール。
技術案１０
前記接着層は、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂シート、ポリビニルブチラール樹脂シート及びポリオレフィン樹脂シートからなる群より選ばれる１種以上の層である技術案１ないし９のいずれか１案に記載の多接合型太陽電池モジュール。
技術案１１
前記技術案１ないし１０のいずれか１案に記載の多接合型太陽電池モジュールを用いた太陽光発電システム。
明細書中、一部の元素は元素記号のみで表している。
【００６３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定解釈されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成することができる。例えば、変形例の様に異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００６４】
１００〜１０３…多接合型太陽電池モジュール、
１０…第１太陽電池モジュール、１１…第１太陽電池セル、１２…基板、１３…、第１電極、１４…ｎ型層、１５…光吸収層、１６…第２電極、１７…バスバー、Ｐ１〜Ｐ３…スクライブ、
２０…、第２太陽電池モジュール、２１…第２太陽電池セル、２２…バスバー、２３…保護層、２４…基板、２５…第１電極、２６…光吸収層、２７…ｎ型層、２８…第２電極、２９…バスバー、Ｐ４〜Ｐ６…スクライブ
３０…接着層、
４０…絶縁膜、
５１…充填剤、５２…充填剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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