(57)【要約】  太陽電池モジュールの出力特性を改善する。  太陽電池２０は、光電変換部２１と、第１の透明導電性酸化物層２２と、第１の電極２４と、第２の透明導電性酸化物層２３と、第２の電極２５とを備える。光電変換部２１は、第１及び第２の主面２１ａ、２１ｂを有する。第１の透明導電性酸化物層２２は、第１の主面２１ａの上に設けられている。第１の透明導電性酸化物層２２は、金属ドーパントを含む酸化インジウムからなる。第１の電極２４は、第１の透明導電性酸化物層２２の上に配されている。第２の透明導電性酸化物層２３は、第２の主面２１ｂの上に設けられている。第２の透明導電性酸化物層２３は、金属ドーパントを含まず、水素を含む酸化インジウムからなる。第２の電極２５は、第２の透明導電性酸化物層２３の上に配されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の主面を有する光電変換部と、
前記第１の主面の上に設けられており、金属ドーパントを含む酸化インジウムからなる第１の透明導電性酸化物層と、
前記第１の透明導電性酸化物層の上に配された第１の電極と、
前記第２の主面の上に設けられており、金属ドーパントを含まず、水素を含む酸化インジウムからなる第２の透明導電性酸化物層と、
前記第２の透明導電性酸化物層の上に配された第２の電極と、
を備える、太陽電池。
【請求項２】
前記第２の透明導電性酸化物層は、前記第１の透明導電性酸化物層よりも厚い、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１及び第２の透明導電性酸化物層は、それぞれ、結晶を含む層である、請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第１の電極は、複数の第１のフィンガー部を有し、
前記第２の電極は、複数の第２のフィンガー部を有し、
前記第２のフィンガー部の本数が、前記第１のフィンガー部の本数よりも多い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第２の電極は、面状電極により構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１の透明導電性酸化物層は、タングステンを含む酸化インジウムからなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項７】
封止材と、
前記封止材中に配された太陽電池と、
を備え、
前記太陽電池は、
第１及び第２の主面を有する光電変換部と、
前記第１の主面の上に設けられており、金属ドーパントを含む酸化インジウムからなる第１の透明導電性酸化物層と、
前記第１の透明導電性酸化物層の上に配された第１の電極と、
前記第２の主面の上に設けられており、金属ドーパントを含まず、水素を含む酸化インジウムからなる第２の透明導電性酸化物層と、
前記第２の透明導電性酸化物層の上に配された第２の電極と、
を有し、
前記第２の主面よりも裏面側に赤外光を反射させる反射部材が設けられている、太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記第２の透明導電性酸化物層は、前記第１の透明導電性酸化物層よりも厚い、請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記第１及び第２の透明導電性酸化物層は、それぞれ、結晶を含む層である、請求項７または８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記第１の透明導電性酸化物層は、タングステンを含む酸化インジウムからなる、請求項７〜９のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記反射部材は、前記封止材の前記第２の主面よりも裏面側に位置する部分により構成されている、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記反射部材は、前記第２の電極により構成されている、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記第１の電極は、複数の第１のフィンガー部を有し、
前記第２の電極は、複数の第２のフィンガー部を有し、
前記第２のフィンガー部の本数が、前記第１のフィンガー部の本数よりも多い、請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】
前記第２の電極は、面状電極により構成されている、請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】
第１及び第２の主面を有する光電変換部の前記第２の主面の上に、金属ドーパントを含まず、水素を含む酸化インジウムからなる第２の透明導電性酸化物層を形成し、前記第１の主面の上に、金属ドーパントを含む酸化インジウムからなる第１の透明導電性酸化物層を形成する工程と、
前記第１の透明導電性酸化物層の上に第１の電極を形成し、前記第２の透明導電性酸化物層の上に第２の電極を形成する工程と、
を備える、太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記第２の透明導電性酸化物層を形成した後に前記第１の透明導電性酸化物層を形成する、請求項１５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
前記第１及び第２の透明導電性酸化物層のそれぞれを結晶化させる工程をさらに備える、請求項１５または１６に記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールでは、太陽電池は、受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に充填された充填材層中に設けられている。例えば特許文献１では、充填材層の太陽電池と裏面側保護部材との間に位置する部分に、酸化チタンなどの顔料を添加し、光の利用効率を向上することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３６８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池モジュールの出力特性を向上したいという要望がある。【０００５】
本発明の主な目的は、太陽電池モジュールの出力特性を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る太陽電池は、光電変換部と、第１の透明導電性酸化物層と、第１の電極と、第２の透明導電性酸化物層と、第２の電極とを備える。光電変換部は、第１及び第２の主面を有する。第１の透明導電性酸化物層は、第１の主面の上に設けられている。第１の透明導電性酸化物層は、金属ドーパントを含む酸化インジウムからなる。第１の電極は、第１の透明導電性酸化物層の上に配されている。第２の透明導電性酸化物層は、第２の主面の上に設けられている。第２の透明導電性酸化物層は、金属ドーパントを含まず、水素を含む酸化インジウムからなる。第２の電極は、第２の透明導電性酸化物層の上に配されている。【０００７】
本発明に係る太陽電池モジュールは、封止材と、封止材中に配された太陽電池とを備える。太陽電池は、光電変換部と、第１の透明導電性酸化物層と、第１の電極と、第２の透明導電性酸化物層と、第２の電極とを有する。光電変換部は、第１及び第２の主面を有する。第１の透明導電性酸化物層は、第１の主面の上に設けられている。第１の透明導電性酸化物層は、金属ドーパントを含む酸化インジウムからなる。第１の電極は、第１の透明導電性酸化物層の上に配されている。第２の透明導電性酸化物層は、第２の主面の上に設けられている。第２の透明導電性酸化物層は、金属ドーパントを含まず、水素を含む酸化インジウムからなる。第２の電極は、第２の透明導電性酸化物層の上に配されている。本発明に係る太陽電池モジュールでは、第２の主面よりも裏面側に赤外光を反射させる反射部材が設けられている。【０００８】
本発明に係る太陽電池の製造方法では、第１及び第２の主面を有する光電変換部の第２の主面の上に、金属ドーパントを含まず、水素を含む酸化インジウムからなる第２の透明導電性酸化物層を形成し、第１の主面の上に、金属ドーパントを含む酸化インジウムからなる第１の透明導電性酸化物層を形成する。第１の透明導電性酸化物層の上に第１の電極を形成し、第２の透明導電性酸化物層の上に第２の電極を形成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、太陽電池モジュールの出力特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的断面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１２】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１に示されるように、太陽電池モジュール１は、太陽電池２０を有する。具体的には、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池２０を有する。複数の太陽電池２０は、配線材１５によって電気的に接続されている。
【００１４】
複数の太陽電池２０は、受光面側保護部材１０と、裏面側保護部材１１との間に配された封止材１３内に配されている。受光面側保護部材１０は、太陽電池２０の受光面２０ａ側に配されており、裏面側保護部材１１は、太陽電池２０の裏面２０ｂ側に配されている。ここで、「受光面」とは、主として受光する面をいい、「裏面」とは、もう一方の主面をいう。
【００１５】
受光面側保護部材１０は、例えば、ガラス板、セラミック板、樹脂板等により構成することができる。裏面側保護部材１１は、例えば、樹脂シート、金属や無機酸化物からなるバリア層を含む樹脂シート、ガラス板、樹脂板等により構成することができる。封止材１３は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やポリオレフィン等により構成することができる。
【００１６】
封止材１３は、太陽電池２０の受光面側に位置する第１の封止部１３ａと、太陽電池２０の裏面側に位置する第２の封止部１３ｂとを有する。太陽電池２０の裏面側に位置している第２の封止部１３ｂは、少なくとも赤外光を反射させる顔料や染料などを含む。または、第２の封止部１３ｂは、少なくとも赤外光を反射させる材料により構成されている。このため、第２の封止部１３ｂは、受光面側から入射した赤外光を含む光を受光面側に反射させる反射部材を構成している。太陽電池２０を透過した赤外光は、第２の封止部１３ｂによって太陽電池２０側に反射される。なお、赤外光を反射させる顔料としては、酸化チタンが例示される。
【００１７】
図２に示されるように、太陽電池２０は、光電変換部２１を有する。光電変換部２１は、受光した際に電子や正孔などのキャリアを生成させる部材である。光電変換部２１は、例えば、シリコンを用いて構成することができる。光電変換部２１がシリコンを含む場合、光電変換部２１は、赤外光を透過させ得る。
【００１８】
光電変換部２１の受光面側の主面２１ａの上には、第１の透明導電性酸化物層２２が配されている。光電変換部２１の受光面側に位置する第１の透明導電性酸化物層２２は、金属ドーパントを含む酸化インジウムからなる。金属ドーパントとしては、例えば、タングステンや錫などが好ましく用いられる。なかでも、タングステンが金属ドーパントとしてより好ましく用いられる。よって、第１の透明導電性酸化物層２２は、タングステンを含む酸化インジウム（ＩＷＯ）からなることが好ましい。第１の透明導電性酸化物層２２は、水素を含んでいてもよいし、水素を含んでいなくてもよい。
【００１９】
第１の透明導電性酸化物層２２は、結晶を含んでいてもよい。すなわち、第１の透明導電性酸化物層２２は、金属ドーパントを含む酸化インジウムの多結晶層または単結晶層により構成されていてもよい。
【００２０】
第１の透明導電性酸化物層２２の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２１】
第１の透明導電性酸化物層２２の上には、第１の電極２４が配されている。第１の電極２４は、例えば、Ａｇ，Ｃｕなどの少なくとも一種の金属により構成することができる。第１の電極２４は、ｘ軸方向に沿って相互に間隔をおいて配された複数の第１のフィンガー部２４ａを含む。複数の第１のフィンガー部２４ａは、バスバー部によって電気的に接続されていてもよい。
【００２２】
光電変換部２１の裏面側の主面２１ｂの上には、第２の透明導電性酸化物層２３が配されている。光電変換部２１の裏面側に位置する第２の透明導電性酸化物層２３は、金属ドーパントを含まず、水素を含む酸化インジウムからなる。ここで、「金属ドーパントを含まず」とは、金属ドーパントを実質的に含まないことを意味する。第２の透明導電性酸化物層２３には、不可避不純物として金属ドーパントが含まれていてもよい。
【００２３】
第１の透明導電性酸化物層２２が水素を含む場合、第２の透明導電性酸化物層２３における水素濃度は、第１の透明導電性酸化物層２２における水素濃度よりも高いことが好ましい。
【００２４】
第２の透明導電性酸化物層２３は、結晶を含んでいてもよい。すなわち、第２の透明導電性酸化物層２３は、金属ドーパントを含まず、水素を含む酸化インジウムの多結晶層または単結晶層により構成されていてもよい。
【００２５】
第２の透明導電性酸化物層２３の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２６】
第２の透明導電性酸化物層２３の上には、第２の電極２５が配されている。第２の電極２５は、例えば、Ａｇ，Ｃｕなどの少なくとも一種の金属により構成することができる。第２の電極２５は、ｘ軸方向に沿って相互に間隔をおいて配された複数の第２のフィンガー部２５ａを含む。複数の第２のフィンガー部２５ａは、バスバー部によって電気的に接続されていてもよい。第２のフィンガー部２５ａの本数は、第１のフィンガー部２４ａの本数よりも多いことが好ましい。第２のフィンガー部２５ａは、第１のフィンガー部２４ａよりも太くてもよい。裏面２０ｂにおいて第２の電極２５が占める面積割合は、受光面２０ａにおいて第１の電極２４が占める面積割合よりも高いことが好ましく、受光面２０ａにおいて第１の電極２４が占める面積割合の２倍以上であることがより好ましく、５倍以上であることがさらに好ましい。
【００２７】
ところで、酸化インジウム層の導電率は、金属ドーパントをドープすることにより向上する。このため、通常は、受光面側の第１の透明導電性酸化物層と裏面側の第２の透明導電性酸化物層との両方を、金属ドーパントを含む酸化インジウム層により構成することが考えられる。しかしながら、金属ドーパントを含む酸化インジウム層は、金属ドーパントを含まない酸化インジウム層よりも赤外光の透過率が低い。このため、第２の透明導電性酸化物層が金属ドーパントを含む酸化インジウムにより構成されている場合は、光電変換部を透過した赤外光が第２の透明導電性酸化物層により吸収されやすく、第２の封止部により反射され再び光電変換部に入射する赤外光の光量が少なくなる。よって、赤外光の利用効率が低くなる。
【００２８】
太陽電池モジュール１では、第２の透明導電性酸化物層２３が金属ドーパントを含まない。このため、第２の透明導電性酸化物層２３の赤外光の吸収率が低い。第２の透明導電性酸化物層２３は、赤外光に対する高い透過率を有する。従って、太陽電池２０を透過し、第２の封止部１３ｂにより反射された後に太陽電池２０に再入射する赤外光の光量を多くすることができる。従って、赤外光の利用効率が高まる。
【００２９】
光電変換部以外の部分における赤外光の吸収を抑制する観点からは、第２の透明導電性酸化物層と共に、第１の透明導電性酸化物層も、金属ドーパントを含まない酸化インジウムにより構成することも考えられる。しかしながら、可視波長域に関しては、金属ドーパントを含まない酸化インジウム層の透過率の方が、金属ドーパントを含む酸化インジウム層の透過率よりも高い。よって、第１及び第２の透明導電性酸化物層の両方を金属ドーパントを含まない酸化インジウムにより構成すると、第１の透明導電性酸化物層により可視光が吸収されやすくなるため、可視光の利用効率が低くなる場合がある。
【００３０】
太陽電池モジュール１では、可視光を吸収する光電変換部２１よりも受光面側に位置する第１の透明導電性酸化物層２２は、金属ドーパントを含む酸化インジウムにより構成されている。このため、第１の透明導電性酸化物層２２は、可視波長域の光を高い透過率で透過させる。よって、太陽電池モジュール１では、赤外光の利用効率のみならず、可視光の利用効率も高い。よって、より優れた出力特性を実現することができる。
【００３１】
さらに、太陽電池モジュール１では、導電率が低くなりがちな第２の透明導電性酸化物層２３に水素が添加されているため、第２の透明導電性酸化物層２３の導電率の低下が抑制されている。
【００３２】
以上のように、太陽電池モジュール１では、可視光及び赤外光の両方の利用効率が高く、第２の透明導電性酸化物層２３の導電率も高いため、優れた出力特性を実現することができる。
【００３３】
第１の電極２４は、光電変換部２１への光の入射を妨げないため、大面積に設けにくい。一方、第２の電極２５は、光電変換部２１よりも裏面側に位置しているため、光を透過させる必要は必ずしもない。このため、例えば、第２の電極２５を、第１の電極２４よりも厚くして、第２の電極２５の導電率を改善することが可能である。第２の電極２５の第２のフィンガー部２５ａの本数を、第１の電極２４の第１のフィンガー部２４ａの本数よりも多くして、第２の電極２５の導電率を改善することが可能である。従って、太陽電池モジュール１の出力特性をさらに改善し得る。
【００３４】
第１及び第２の透明導電性酸化物層２２，２３の導電率を高める観点からは、第１及び第２の透明導電性酸化物層２２，２３は、結晶を含む層であることが好ましい。
【００３５】
以下、太陽電池モジュール１の製造方法の一例について説明する。
【００３６】
まず、光電変換部２１の上に、金属ドーパントを含まない第２の透明導電性酸化物層２３を形成する。その後、金属ドーパントを含む第１の透明導電性酸化物層２２を形成する。このようにすることにより、第２の透明導電性酸化物層２３への金属ドーパントの混入を抑制することができる。なお、第１及び第２の透明導電性酸化物層２２，２３は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタリング法等により形成することができる。
【００３７】
第１及び第２の透明導電性酸化物層２２，２３を形成した後に、各層２２，２３を結晶化させる工程を行うことが好ましい。そうすることにより、第１及び第２の透明導電性酸化物層２２，２３の導電率を向上することができる。
【００３８】
次に、第１及び第２の電極２４，２５を形成することにより、太陽電池２０を完成させる。第１及び第２の電極２４，２５は、メッキ、ＣＶＤ法、スパッタリング法、導電性ペーストの塗布等により形成することができる。
【００３９】
次に、受光面側保護部材１０、第１の封止部１３ａを構成するための樹脂シート、太陽電池２０、第２の封止部１３ｂを構成するための樹脂シート及び裏面側保護部材１１をこの順番で積層する。得られた積層体をラミネートすることにより太陽電池モジュール１を完成させることができる。
【００４０】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００４１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、第２の電極２５が複数のフィンガー部２５ａを有する例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図３に示されるように、第２の電極２５は、面状電極により構成されていてもよい。その場合、第２の電極２５は、主面２１ｂの周縁部を除く実質的に全体を覆うように設けられていることが好ましい。第２の電極２５は、赤外光を反射させる反射部材としての機能を兼ね備えるため、第２の封止部１３ｂに顔料等を添加せず、第２の封止部１３ｂを赤外光を透過させるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…太陽電池モジュール
１０…受光面側保護部材
１１…裏面側保護部材
１３…封止材
１３ａ…第１の封止部
１３ｂ…第２の封止部
１５…配線材
２０…太陽電池
２０ａ…受光面
２０ｂ…裏面
２１…光電変換部
２１ａ…第１の主面
２１ｂ…第２の主面
２２…第１の透明導電性酸化物層
２３…第２の透明導電性酸化物層
２４…第１の電極
２４ａ…第１のフィンガー部
２５…第２の電極
２５ａ…第２のフィンガー部
【図１】
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【図２】
2014132516.tif 000004
【図３】
2014132516.tif 000005
【国際調査報告】
2014132516.tif 000006
2014132516.tif 000007
2014132516.tif 000008
2014132516.tif 000009