(57)【要約】【課題】周縁部の絶縁性能を満足する薄膜太陽電池を提供すること。【解決手段】本発明の薄膜太陽電池は、透明基板（１）と、透明基板の面に成膜される透明電極、光変換素子、裏面電極を備えた電池層（２）と、を具備する。電池層（２）には、電池層（２）が厚さ方向に除去された複数の絶縁溝（Ｓ１〜Ｓｎ）が加工されている。絶縁溝（Ｓ１〜Ｓｎ）は、電池層（２）の各辺ごとに概ね平行に加工される。【選択図】　図１
2004140046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板の面に成膜される透明電極、光変換素子、裏面電極を備えた電池層と、を具備し、
前記電池層に、前記電池層が厚さ方向に除去された複数の絶縁溝が加工されている、
薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記絶縁溝は、前記電池層の各辺ごとに概ね平行に加工される、
請求項１に記載された薄膜太陽電池。
【請求項３】
前記絶縁溝は、レーザにより加工される、
請求項１または２のいずれかに記載された薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記絶縁溝の幅および本数は、耐電圧５００Ｖに対して溝幅０．１ｍｍの溝が設置され、さらに、耐電圧５００Ｖが増加する毎に溝幅０．１ｍｍの溝が設けられる、もしくは、耐電圧５００Ｖが増加する毎に溝幅が０．１ｍｍ広げられる、請求項１〜３のいずれかに記載された薄膜太陽電池。
【請求項５】
透明基板、電池層、充填層、カバーシートを具備する薄膜太陽電池と、
前記薄膜太陽電池の端部に取り付けられるフレームと、
前記薄膜太陽電池とフレームの間に取り付けられる絶縁部材と、を具備する、太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記絶縁部材は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）である、
請求項５に記載された太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜太陽電池に関し、特に周縁部の絶縁耐電圧性能を容易な方法で満たすことができる薄膜太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜太陽電池モジュールを使用した太陽光発電システムは、直流２００〜３００Ｖで運転され、最大電圧となる開放状態では４００〜６００Ｖになる場合がある。また、一部では８００Ｖの運転も検討されている。従って、絶縁破壊による感電事故を起こさない為、太陽電池モジュールの絶縁を確保する必要がある。
また絶縁性能をテストする場合、２０００Ｖ〜３０００Ｖの高電圧でテストされ、絶縁性能を満足する必要がある。
【０００３】
薄膜太陽電池は、ガラスなどの透明基板にＣＶＤ法やスパッタ法等により、透明電極、光変換素子、裏面電極を具備する電池層が形成される。透明電極、光変換素子、裏面電極は、各々が成膜された後にレーザで部分的にパターニングされ、透明電極、光変換素子、裏面電極を含む複数の電池が、直列に配置されるように形成される。さらに、裏面電極の上にバスバーや電極が設置され、ＥＶＡなどの充填層および、カバーシートで被覆される。
【０００４】
透明電極は、ＳｎＯ２に代表され、光を所定の割合で透過する導体である。
光変換素子は、アモルファスシリコンに代表され、光が当ることにより電荷を発生する。
裏面電極は、Ａｇに代表され、導体である。
【０００５】
光は透明基板、透明電極を透過して光変換素子の層に達し、光変換素子で発生した電荷が、透明電極および裏面電極を通り、さらにバスバーを通って電極から電流として取り出される。
【０００６】
図３に従来の薄膜太陽電池の端部の断面の例が示される。
透明基板１上に、透明電極、光変換素子、裏面電極を具備する電池層２が形成される。電池層２には、電池層２の発電部と周辺部とを電気的に絶縁する為に絶縁溝Ｓ１が形成される。
絶縁溝Ｓ１は、薄膜太陽電池の全周囲に対して、端部から所定の距離の電池層２が所定の幅で、レーザにより厚さ方向に除去されることで形成される。端部から所定の距離は数ｍｍ〜数ｃｍであり、絶縁溝Ｓ１の幅は、０．１ｍｍ程度である。
【０００７】
電池層２の片面に、真空ラミネータにより、充填層３およびカバーシート４が密着される。カバーシート４は、ＰＥＴシートで製作され、防水性を向上させる為にアルミシート５がＰＥＴシートの間に挟まれる場合がある。
【０００８】
薄膜太陽電池の周囲は、アルミフレームなどのフレーム６で固定される。
フレーム６と、太陽電池の端Ｅとの間は空間７がある場合がある。薄膜太陽電池の絶縁性能を確保する為には、図３のＡ部拡大図の矢印に示される、電池層２とアルミシート５、電池層２とフレーム６、さらにアルミシート５とフレーム６間の絶縁が確保されることが好ましい。
【０００９】
絶縁溝Ｓ１は、電池層２の発電部と周辺部とを電気的に絶縁するが、テスト時などの高電圧での絶縁性能が満足できない場合がある。
【００１０】
薄膜太陽電池の周辺部の絶縁を実現するために、薄膜太陽電池の周辺部の光変換素子と裏面電極を機械的または光ビームで除去されていることを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの発明がある（例えば、特許文献１および特許文献２）。高電圧での絶縁を確保する為には、薄膜太陽電池の端部の電池層２（または電池層２の一部）を所定の幅で除去する必要がある。機械的に除去する場合、サンドブラストの設備や特別の研磨装置が必要となる。また、光ビームは一度に広い幅の除去ができない場合がある。
【００１１】
新たな装置を必要としない簡単な方法で絶縁性能を満足した薄膜太陽電池が望まれる。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１５０９４４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２６１０１９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、周縁部の絶縁性能を満足する薄膜太陽電池を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１５】
本発明の薄膜太陽電池は、透明基板（１）と、透明基板の面に成膜される透明電極、光変換素子、裏面電極を備えた電池層（２）と、を具備する。
電池層（２）には、電池層（２）が厚さ方向に除去された複数の絶縁溝（Ｓ１〜Ｓｎ）が加工されている。
【００１６】
本発明の薄膜太陽電池の絶縁溝（Ｓ１〜Ｓｎ）は、電池層（２）の各辺ごとに概ね平行に加工される。
【００１７】
本発明の薄膜太陽電池の絶縁溝（Ｓ１〜Ｓｎ）は、レーザにより加工される。
【００１８】
本発明の薄膜太陽電池の絶縁溝（Ｓ１〜Ｓｎ）の幅および本数は、耐電圧５００Ｖに対して溝幅０．１ｍｍの溝が設置され、さらに、耐電圧５００Ｖが増加する毎に溝幅０．１ｍｍの溝が設けられる、もしくは、耐電圧５００Ｖが増加する毎に溝幅が０．１ｍｍ広げられる。
【００１９】
本発明の太陽電池モジュールは透明基板（１）、電池層（２）、充填層（３）、カバーシート（４）を具備する薄膜太陽電池と、薄膜太陽電池の端部に取り付けられるフレーム（６）と、薄膜太陽電池とフレーム（６）の間に取り付けられる絶縁部材（８）と、を具備する。
【００２０】
絶縁部材（８）は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明による薄膜太陽電池の実施の形態を以下に説明する。
（実施の形態１）
図１に、本実施の形態における薄膜太陽電池端部の断面の概要が示される。
薄膜太陽電池は、ガラスなどの透明基板１にＣＶＤ法やスパッタ法等により、透明電極、光変換素子、裏面電極を含む電池層２が形成される。透明電極、光変換素子、裏面電極は、各々が形成された後にレーザで部分的にパターニングされ、透明電極、光変換素子、裏面電極を含む複数の電池が、直列に配置されるように形成される。さらに、裏面電極の上には、バスバーや電極が設置され、ＥＶＡなどの充填層３および、カバーシート４で被覆される。
【００２２】
透明電極は、ＳｎＯ２に代表され、光を所定の割合で透過する導体である。
光変換素子は、アモルファスシリコンに代表され、光が当ることにより電荷を発生する。
裏面電極は、Ａｇに代表され、導体である。
光は透明基板、透明電極を透過して光変換素子の層に達し、光変換素子で発生した電荷が、透明電極および裏面電極を通り、さらにバスバーを通って電極から電流として取り出される。
【００２３】
本発明では、透明基板１上に、透明電極、光変換素子、裏面電極を具備する電池層２が形成され、電池層２の発電部と周辺部とを電気的に絶縁する為に複数の絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎが形成される。図１では、４本の絶縁溝Ｓ１〜Ｓ４が形成されている。
絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎは、薄膜太陽電池の全周囲に対して、端Ｅから所定の距離の電池層２が所定の幅で、レーザにより厚さ方向に除去されることで形成される。各辺の絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎは、概ね平行に加工される。端Ｅから所定の距離は数ｍｍ〜数ｃｍであり、絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎの幅は、０．１ｍｍ程度である。
絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎの幅α１〜αｎおよび本数１〜ｎは要求される絶縁性能を満足するように決められる。
【００２４】
具体的には、以下の方法で、絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎの幅α１〜αｎおよび本数１〜ｎを決めることができる。
２５００Ｖの絶縁性能を満足させる場合、耐電圧５００Ｖに対して絶縁溝Ｓ１の幅α１が、０．１ｍｍ必要であるので、０．１ｍｍ幅の絶縁溝Ｓ１〜Ｓ５が５本設けられる。もしくは、０．５ｍｍ幅の絶縁溝Ｓ１が、一本設けられる。但し、上記に限定されず、絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎの合計が０．５ｍｍになれば２５００Ｖの絶縁性能が満足できる。
【００２５】
絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎが加工された後、電池層２の片面に、真空ラミネータにより、充填層３およびカバーシート４が密着される。カバーシート４は、ＰＥＴシートで製作され、防水性を向上させる為にアルミシート５がＰＥＴシートの間に挟まれる場合がある。
【００２６】
上記の様に、要求される絶縁性能を満たす様に複数の絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎを形成することで、絶縁性能を満足することができる。さらに、絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎは従来の絶縁溝を加工しているレーザ装置で加工できるので、新たにブラスト装置や研磨装置などの加工装置が必要なく、設備投資を軽減できる。
また、複数の絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎを加工する方法の方が、レーザ装置で一つの溝を複数回加工して所定の幅の溝を形成するより制御および加工が容易である。
【００２７】
さらに、端部での充填層３の厚さを薄くして、充填層３への水の浸透を防止すると共に、上記の複数の絶縁溝Ｓ１〜Ｓｎを加工することで、さらに、電池層２の発電部分への水の浸透を防ぐことができる。電池層２の発電部分への水の浸透を防ぐことにより、薄膜太陽電池の劣化を防止し、薄膜太陽電池の寿命を長くすることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図１に、本実施の形態における薄膜太陽電池端部の断面の概要が示される。
薄膜太陽電池は、ガラスなどの透明基板１にＣＶＤ法やスパッタ法等により、透明電極、光変換素子、裏面電極を具備する電池層２が形成される。透明電極、光変換素子、裏面電極は、各々が形成された後にレーザで部分的にパターニングされ、透明電極、光変換素子、裏面電極を含む複数の電池が、直列に配置されるように形成される。さらに、裏面電極の上にバスバーや電極が設置され、ＥＶＡなどの充填層３および、カバーシート４で被覆される。
【００２９】
透明電極は、ＳｎＯ２に代表され、光を所定の割合で透過する導体である。
光変換素子は、アモルファスシリコンに代表され、光が当ることにより電荷を発生する。
裏面電極は、Ａｇに代表され、導体である。
光は透明基板、透明電極を透過して光変換素子の層に達し、光変換素子で発生した電荷が、透明電極および裏面電極を通り、さらにバスバーを通って電極から電流として取り出される。
【００３０】
透明基板１上に、透明電極、光変換素子、裏面電極を具備する電池層２が形成される。電池層２には、電池層２の発電部と周辺部とを電気的に絶縁する為に絶縁溝Ｓ１が形成される。
絶縁溝Ｓ１は、薄膜太陽電池の全周囲に対して、端Ｅから所定の距離の電池層２が所定の幅で、レーザにより除去されることで形成される。端Ｅから所定の距離は数ｍｍ〜数ｃｍであり、絶縁溝Ｓ１の幅は、０．１ｍｍ程度である。
実施の形態１で示される様に、電池層２には複数の絶縁溝が加工されても良い。
【００３１】
電池層２の片面に、真空ラミネータにより、充填層３およびカバーシート４が密着される。カバーシート４は、ＰＥＴシートで製作され、防水性を向上させる為にアルミシート５がＰＥＴシートの間に挟まれる場合がある。
【００３２】
薄膜太陽電池の周囲は、アルミフレームなどのフレーム６で固定される。
本実施の形態では、太陽電池とフレーム６の間に、絶縁部材８が取り付けられる。絶縁部材８は、耐候性があり、絶縁性能が高く、密閉性がある樹脂が好ましい。具体的には耐候性があり、絶縁性能を向上させたＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンゴム）が好ましい。
取り付けられる絶縁部材８の厚さは、要求される絶縁性能と、絶縁部材８の絶縁性能により決められる。
【００３３】
太陽電池とフレーム６の間に、絶縁部材８が取り付けられることにより絶縁性能を満足することができる。
【００３４】
なお、実施の形態１の複数の絶縁溝と、実施の形態２の絶縁樹脂７を合わせて施工することにより絶縁性能を満足するようにフレームを含めた薄膜太陽電池モジュールを製作することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の薄膜太陽電池は、周縁部の絶縁性能を満足する薄膜太陽電池を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の薄膜太陽電池端部の断面の概要を示す。
【図２】図２は、本発明の他の薄膜太陽電池端部の断面の概要を示す。
【図３】図３は、従来の薄膜太陽電池端部の断面の概要を示す。
【符号の説明】
１　透明基板
２　電池層
３　充填層
４　カバーシート
５　アルミシート
６　フレーム
７　空間
８　絶縁部材
Ｓ１〜Ｓ４　絶縁溝
α１〜α４　（絶縁溝の）幅
【図１】
2004140046.tif 000003
【図２】
2004140046.tif 000004
【図３】
2004140046.tif 000005