(57)【要約】【課題】薄膜系太陽電池モジュールの製造効率を改善し、且つ導電性基板間の短絡を防止する。【解決手段】可撓性フィルムの表面に圧着固定され、且つ直列に接続した複数の帯状太陽電池素子から構成される太陽電池モジュールであって、帯状太陽電池素子は、導電性基板と、導電性基板上に順に成膜された少なくとも第１電極層、発電層、第２電極層と、導電性基板の裏面の一部に形成された導電性接着材層と、裏面の導電性接着材層が形成されない他の部分に形成された絶縁性接着材層とを備え、隣接する２個の帯状太陽電池素子は、第１の帯状太陽電池素子の第２電極層の表面の端部と、第２の帯状太陽電池素子の導電性接着材層と絶縁性接着材層の一部とが重なる接続部において、導電性接着材層を介して直列に接続していることを特徴とする太陽電池モジュール。【選択図】図２
2012028466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板と、
前記導電性基板上に順に積層された第１電極層と、発電層及び第２電極層と、を少なくとも有し、
前記導電性基板の裏面の一部に形成された導電性接着材層と、当該裏面の当該導電性接着材層が形成されない他の部分に形成された絶縁性接着材層と、を有することを特徴とする太陽電池素子。
【請求項２】
前記導電性接着材層は、前記導電性基板の前記裏面において、当該裏面の端部から当該導電性基板の幅の５分の１以下の長さに相当する部分に形成されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。
【請求項３】
前記絶縁性接着材層は、前記導電性接着材層に隣接し、且つ、前記導電性基板の前記裏面において、当該裏面の端部から当該導電性基板の幅の５分の１以下の長さに相当する部分を除く他の部分に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池素子。
【請求項４】
前記発電層は、ＩＢ族元素、ＩＩＩＢ族元素、ＶＩＢ族元素から選ばれるいずれか１種を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池素子。
【請求項５】
前記発電層は、カルコパイライト構造を有するＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ系半導体を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の太陽電池素子。
【請求項６】
可撓性フィルムの表面に圧着固定され、且つ直列に接続した複数の帯状太陽電池素子から構成される太陽電池モジュールであって、
前記帯状太陽電池素子は、導電性基板と、当該導電性基板上に順に成膜された少なくとも第１電極層、発電層、第２電極層と、当該導電性基板の裏面の一部に形成された導電性接着材層と、当該裏面の当該導電性接着材層が形成されない他の部分に形成された絶縁性接着材層とを備え、
隣接する２個の前記帯状太陽電池素子は、第１の帯状太陽電池素子の前記第２電極層の表面の端部と、第２の帯状太陽電池素子の前記導電性基板の裏面側に設けた前記導電性接着材層と前記絶縁性接着材層の一部とが重なる接続部において、当該導電性接着材層を介して直列に接続している
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記導電性接着材層は、前記導電性基板の前記裏面において、当該裏面の端部から当該導電性基板の幅の５分の１以下の長さに相当する部分に形成され、前記絶縁性接着材層は、当該導電性接着材層に隣接し、且つ前記導電性基板の当該裏面において、当該裏面の端部から当該導電性基板の幅の５分の１以下の長さに相当する部分を除く他の部分に形成されることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記絶縁性接着材層の前記導電性接着材層側と反対側の端部は、前記可撓性フィルムの表面に圧着固定されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
導電性基板上に成膜された発電層及び上部電極層を有する薄膜系太陽電池がロール状に巻回された巻出ロールから当該薄膜系太陽電池を引き出し供給する供給手段と、
前記供給手段から供給された前記薄膜系太陽電池を刃物部により当該薄膜系太陽電池の搬送方向と略平行に裁断し複数の帯状太陽電池素子を形成する裁断手段と、
前記裁断手段により裁断された複数の前記帯状太陽電池素子において、前記導電性基板の裏面の端部に導電性接着材層を形成し、且つ当該導電性接着材層に隣接させて当該裏面の他の部分に絶縁性接着材層を形成する接着材層形成手段と、
前記接着材層形成手段により形成された前記導電性接着材層と前記絶縁性接着材層の一部と、隣接する他の帯状太陽電池素子の前記上部電極層の表面端部とを重ねつつ、当該導電性接着材層及び当該絶縁性接着材層側から可撓性フィルムを圧着し一体成形する圧着手段と、
前記圧着手段により一体成形された複数の前記帯状太陽電池素子の接続体を巻き取りロールに連続的に巻き取る巻き取り手段と、
を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項１０】
前記接着材層形成手段は、前記導電性基板の前記発電層側と反対側の面に、導電性接着材と絶縁性接着材とを連続的又は間欠的に印刷する接着材印刷ユニットを有することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項１１】
前記圧着手段は、前記裁断手段により形成された複数の前記帯状太陽電池素子の各々を搬送方向に対し所定の角度で傾斜させる傾斜ガイドロール群と、可撓性フィルムを供給するシートロールと、複数の当該帯状太陽電池素子を当該可撓性フィルムに圧着する一対の加圧ロールと、を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項１２】
複数の帯状太陽電池素子が直列に接続された太陽電池モジュールの製造方法であって、
導電性基板上に成膜された発電層及び上部電極層を有する薄膜系太陽電池を巻出ロールから繰り出し供給する供給工程と、
前記供給工程により供給された前記薄膜系太陽電池を搬送方向と略平行に裁断し複数の帯状太陽電池素子を形成する裁断工程と、
前記裁断工程により裁断された複数の前記帯状太陽電池素子において、前記導電性基板の裏面の端部に導電性接着材層を形成し、且つ当該導電性接着材層に隣接させて当該裏面の他の部分に絶縁性接着材層を形成する接着材層形成工程と、
前記複数の前記帯状太陽電池素子を搬送方向に対し傾斜させ、且つ前記接着材層形成工程により形成された前記導電性接着材層と前記絶縁性接着材層の一部と、隣接する他の帯状太陽電池素子の前記上部電極層の表面端部とを重ねつつ、当該導電性接着材層及び当該絶縁性接着材層側から可撓性フィルムを圧着し一体成形する圧着工程と、
前記圧着工程により一体成形された複数の前記帯状太陽電池素子の接続体を巻き取りロールに連続的に巻き取る巻き取り工程と、
を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の太陽電池モジュールの製造方法により製造された太陽電池モジュールが、巻き取りロールに巻回されたことを特徴とするロール状太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池素子、太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造装置、太陽電池モジュールの製造方法及びロール状太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜系太陽電池モジュールは、パターニングにより基板上に複数の太陽電池素子が分割形成され、これらを直列に接続した集積型構造を形成する製造方法が採用されている。近年、複数の帯状太陽電池が直列接続されてなる薄膜系太陽電池モジュールが報告されている（特許文献１参照）。この薄膜系太陽電池モジュールは、一本の幅狭の帯状太陽電池を、円柱体表面に巻いた絶縁性薄膜の上に縁部が重なるように螺旋状に巻付け、重なり部分に導電性樹脂が介在するようにした後、切開いて円柱体より離脱させることにより製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０２−２４４７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、薄膜系太陽電池モジュールの従来の製造方法には、さらに改善すべき課題が挙げられる。例えば、１）幅狭な帯状太陽電池素子を形成した後、これを巻き取る工程が必要である。２）一本の帯状太陽電池素子を円柱体表面に巻き付ける工程に一定の時間を要し、生産性が低い。３）一枚の薄膜系太陽電池モジュールを製造するには、一定の長さの帯状太陽電池素子が必要となり、コストが増大する。４）一枚の薄膜系太陽電池モジュールを製造する毎に、切開いて円柱体より離脱させる工程が必要となる。５）薄膜系太陽電池モジュールは所定の長さに切断されるため、後工程における生産性が向上しない。６）帯状太陽電池素子同士の密着性を上げると、隣接する帯状太陽電池素子の金属基板同士が部分的に接し、短絡するため発電電力が低下する、等である。
本発明の目的は、薄膜系太陽電池モジュールの製造効率を改善し、且つ導電性基板間の短絡を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かくして、以下の［１］〜［１３］に係る発明が提供される。
［１］導電性基板と、前記導電性基板上に順に積層された第１電極層と、発電層及び第２電極層と、を少なくとも有し、前記導電性基板の裏面の一部に形成された導電性接着材層と、当該裏面の当該導電性接着材層が形成されない他の部分に形成された絶縁性接着材層と、を有することを特徴とする太陽電池素子。
［２］前記導電性接着材層は、前記導電性基板の前記裏面において、当該裏面の端部から当該導電性基板の幅の５分の１以下の長さに相当する部分に形成されることを特徴とする前記［１］に記載の太陽電池素子。
［３］前記絶縁性接着材層は、前記導電性接着材層に隣接し、且つ、前記導電性基板の前記裏面において、当該裏面の端部から当該導電性基板の幅の５分の１以下の長さに相当する部分を除く他の部分に形成されることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載の太陽電池素子。
［４］前記発電層は、ＩＢ族元素、ＩＩＩＢ族元素、ＶＩＢ族元素から選ばれるいずれか１種を含むことを特徴とする前記［１］乃至［３］のいずれかに記載の太陽電池素子。
［５］前記発電層は、カルコパイライト構造を有するＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ系半導体を含むことを特徴とする前記［１］乃至［４］のいずれかに記載の太陽電池素子。
【０００６】
［６］可撓性フィルムの表面に圧着固定され、且つ直列に接続した複数の帯状太陽電池素子から構成される太陽電池モジュールであって、前記帯状太陽電池素子は、導電性基板と、当該導電性基板上に順に成膜された少なくとも第１電極層、発電層、第２電極層と、当該導電性基板の裏面の一部に形成された導電性接着材層と、当該裏面の当該導電性接着材層が形成されない他の部分に形成された絶縁性接着材層とを備え、隣接する２個の前記帯状太陽電池素子は、第１の帯状太陽電池素子の前記第２電極層の表面の端部と、第２の帯状太陽電池素子の前記導電性接着材層と前記絶縁性接着材層の一部とが重なる接続部において、当該導電性接着材層を介して直列に接続していることを特徴とする太陽電池モジュール。
［７］前記導電性接着材層は、前記導電性基板の前記裏面において、当該裏面の端部から当該導電性基板の幅の５分の１以下の長さに相当する部分に形成され、前記絶縁性接着材層は、当該導電性接着材層に隣接し、且つ前記導電性基板の当該裏面において、当該裏面の端部から当該導電性基板の幅の５分の１以下の長さに相当する部分を除く他の部分に形成されることを特徴とする前記［６］に記載の太陽電池モジュール。
［８］前記絶縁性接着材層の前記導電性接着材層側と反対側の端部は、前記可撓性フィルムの表面に圧着固定されていることを特徴とする前記［６］又は［７］に記載の太陽電池モジュール。
【０００７】
［９］導電性基板上に成膜された発電層及び上部電極層を有する薄膜系太陽電池がロール状に巻回された巻出ロールから当該薄膜系太陽電池を引き出し供給する供給手段と、前記供給手段から供給された前記薄膜系太陽電池を刃物部により当該薄膜系太陽電池の搬送方向と略平行に裁断し複数の帯状太陽電池素子を形成する裁断手段と、前記裁断手段により裁断された複数の前記帯状太陽電池素子において、前記導電性基板の裏面の端部に導電性接着材層を形成し、且つ当該導電性接着材層に隣接させて当該裏面の他の部分に絶縁性接着材層を形成する接着材層形成手段と、前記接着材層形成手段により形成された前記導電性接着材層と前記絶縁性接着材層の一部と、隣接する他の帯状太陽電池素子の前記上部電極層の表面端部とを重ねつつ、当該導電性接着材層及び当該絶縁性接着材層側から可撓性フィルムを圧着し一体成形する圧着手段と、前記圧着手段により一体成形された複数の前記帯状太陽電池素子の接続体を巻き取りロールに連続的に巻き取る巻き取り手段と、を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
［１０］前記接着材層形成手段は、前記導電性基板の前記発電層側と反対側の面に、導電性接着材と絶縁性接着材とを連続的又は間欠的に印刷する接着材印刷ユニットを有することを特徴とする前記［９］に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
［１１］前記圧着手段は、前記裁断手段により形成された複数の前記帯状太陽電池素子の各々を搬送方向に対し所定の角度で傾斜させる傾斜ガイドロール群と、可撓性フィルムを供給するシートロールと、複数の当該帯状太陽電池素子を当該可撓性フィルムに圧着する一対の加圧ロールと、を有することを特徴とする前記［９］又は［１０］に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【０００８】
［１２］複数の帯状太陽電池素子が直列に接続された太陽電池モジュールの製造方法であって、導電性基板上に成膜された発電層及び上部電極層を有する薄膜系太陽電池を巻出ロールから繰り出し供給する供給工程と、前記供給工程により供給された前記薄膜系太陽電池を搬送方向と略平行に裁断し複数の帯状太陽電池素子を形成する裁断工程と、前記裁断工程により裁断された複数の前記帯状太陽電池素子において、前記導電性基板の裏面の端部に導電性接着材層を形成し、且つ当該導電性接着材層に隣接させて当該裏面の他の部分に絶縁性接着材層を形成する接着材層形成工程と、前記複数の前記帯状太陽電池素子を搬送方向に対し傾斜させ、且つ前記接着材層形成工程により形成された前記導電性接着材層と前記絶縁性接着材層の一部と、隣接する他の帯状太陽電池素子の前記上部電極層の表面端部とを重ねつつ、当該導電性接着材層及び当該絶縁性接着材層側から可撓性フィルムを圧着し一体成形する圧着工程と、前記圧着工程により一体成形された複数の前記帯状太陽電池素子の接続体を巻き取りロールに連続的に巻き取る巻き取り工程と、を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【０００９】
［１３］前記［１２］に記載の太陽電池モジュールの製造方法により製造された太陽電池モジュールが、巻き取りロールに巻回されたことを特徴とするロール状太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来の製造方法と比較して、薄膜系太陽電池モジュールの製造効率が改善される。
具体的には、１）薄膜系太陽電池を幅狭の複数の帯状太陽電池素子に裁断後、幅方向の一部を重ね、これをリールに巻き取ることなく粘着シートに圧着することができる。２）１本のテープ状太陽電池を用いる製造方法と比較して、１００倍程度の速度で集積化モジュールの製造が可能となる。３）１本のテープ状太陽電池を用いる製造方法と比較して、製造の際に不要となる端材の量が減少する。４）１本のテープ状太陽電池を粘着シートが貼り付けられたロールに巻き取る製造方法と比較して、円柱体表面に巻き付けた集積化モジュールを円柱体から一旦剥がす工程が不要となり、長尺の薄膜系太陽電池モジュールの製造が可能となる。５）本発明により得られる長尺の薄膜系太陽電池モジュールは、巻き取りロールに巻き取ったロール形状として取り扱うことができ、例えば、強化ガラスとの貼り合わせ等の後工程における操作性が改善される。６）幅狭の帯状太陽電池同士の密着性が増大した場合においても、導電性基板間の短絡を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態が適用される太陽電池素子の一例を説明する図である。
【図２】本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの一例を説明する図である。
【図３】本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの製造装置の一例を説明する概略断面図である。
【図４】ウェブ状の薄膜系太陽電池が裁断される様子を説明する概略斜視図である。
【図５】傾斜ガイドロール群を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００１３】
初めに、本実施の形態が適用される太陽電池素子、太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法は、一般に薄膜系太陽電池として分類される太陽電池を用いる場合に適用することができる。このような薄膜系太陽電池としては、例えば、水素化アモルファスシリコンを用いる薄膜シリコン型太陽電池、アモルファスと単結晶シリコンを組み合わせたＨＩＴ太陽電池、増感色素を担持した半導体層を有する色素増感太陽電池、化合物半導体を用いる化合物太陽電池等が挙げられる。
これらの中でも、化合物太陽電池としては、ＧａＡｓ系太陽電池、ＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４（ＣＺＴＳ）太陽電池、ＣｄＴｅ−ＣｄＳ系太陽電池等が挙げられる。
【００１４】
特に、ＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池は、光吸収層の材料として、シリコンの代わりに、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｅ、Ｓ等から成るカルコパイライト系と呼ばれるＩＢ−ＩＩＩＢ−ＶＩＢ族化合物を用いる。代表的なものとしては、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２、ＣｕＩｎＳ２等が挙げられる。これらは、それぞれＣＩＧＳ、ＣＩＧＳＳ、ＣＩＳと略称される。
ＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池は、製造法や材料の組み合わせが豊富であり、また多結晶であるため、大面積化や量産化に好適であり、フレキシブルな製品が得られやすい。以下、ＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池を例に挙げ、実施の形態を説明する。
【００１５】
＜帯状太陽電池素子＞
図１は、本実施の形態が適用される太陽電池素子の一例を説明する図である。
図１に示す太陽電池素子の一例としての帯状太陽電池素子２００は、幅Ｗ０の導電性基板としての金属基板２０２と、この金属基板２０２上に順に積層された第１電極層としての裏面電極層２０３、発電層としての半導体層２０４、第２電極層としての透明電極層２０５と、から構成されている。さらに、金属基板２０２の裏面電極層２０３が設けられた表面に対し裏面側には、接着材からなる接着材層２０１が形成されている。接着材層２０１は、後述する太陽電池モジュール４００（図２参照）において、隣接する帯状太陽電池素子２００の端部同士を接着し、併せて可撓性フィルム３００（図２参照）と太陽電池モジュール４００とを接着する際に用いられる。
以下、各構成について説明する。
【００１６】
（接着材層２０１）
金属基板２０２の裏面側に形成された接着材層２０１は、導電性材料を含む導電性接着材層２０１ａと絶縁性材料を含む絶縁性接着材層２０１ｂとから構成されている。図１に示すように、導電性接着材層２０１ａは、金属基板２０２の裏面の端部側に、幅Ｗ１の部分に形成されている。絶縁性接着材層２０１ｂは、導電性接着材層２０１ａに隣接し、且つ金属基板２０２の裏面の導電性接着材層２０１ａが形成されていない他の部分に形成され、導電性接着材層２０１ａと共に接着材層２０１を構成している。
【００１７】
図１において、金属基板２０２の裏面の端部側から幅Ｗ２の部分は、後述するように、太陽電池モジュール４００（図２参照）において、隣接する帯状太陽電池素子２００の透明電極層２０５の表面端部と金属基板２０２の裏面端部が重なり合って接合する接続部２１０（図２参照）である。図１に示すように、導電性接着材層２０１ａが形成されている幅Ｗ１は接続部２１０の幅Ｗ２より狭くなっている。すなわち、接続部２１０には、導電性接着材層２０１ａと絶縁性接着材層２０１ｂの一部とが存在するようになっている。
尚、金属基板２０２の幅Ｗ０、導電性接着材層２０１ａが形成されている幅Ｗ１及び接続部２１０の幅Ｗ２は後述する。
【００１８】
ここで、導電性接着材層２０１ａを構成する接着材としては、例えば、導電性ペーストが挙げられる。導電性ペーストは、通常、熱可塑性ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂をバインダとし、これに銀、銅、アルミニウム等の金属の微粉末やカーボンブラック等の導電性微粉末を添加し、種々の有機溶媒に、これらのバインダ、導電性微粒子を溶解、分散させて調製されたものとして定義される。金属の微粉末としては、例えば、銅粒子、ニッケル粒子、アルミニウム粒子等の表面の一部が、例えば、銀、金等の他の金属で被覆された複合金属粉も使用される。また、中でも銀については、例えば、酸化第１銀、酸化第２銀、炭酸銀、酢酸銀、アセチルアセトン銀錯体等の粒子状銀化合物が好ましい。このような導電性ペーストとしては、市販されている従来公知のものを使用することができる。本実施の形態では、例えば、藤倉化成株式会社製ドータイトＤ−５００を使用している。
【００１９】
絶縁性接着材層２０１ｂを構成する接着材としては、例えば、絶縁性ペーストが挙げられる。絶縁性ペーストとしては、例えば、ガラス粉末と紫外線硬化樹脂等の有機バインダと溶剤を加えてなるガラスペースト；セラミック粉末と有機バインダと溶剤を加えてなるセラミックペースト等が挙げられる。ガラスペーストにおけるガラス粉末としては、例えば、ＳｉＯ２−ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−アルカリ金属酸化物系、さらに、これらの系にアルカリ金属酸化物、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｐｂ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等を配合した組成物が挙げられる。また、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、及びＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等が所定の組成比で混合されたビスマス系無鉛ガラス等が挙げられる。
【００２０】
セラミックペーストにおけるセラミック粉末としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、フォルステライト、コージェライト、ムライト、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３等が挙げられる。さらに、少なくともＳｉＯ２及びＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ等のアルカリ土類金属酸化物を含有する金属酸化物の混合物を１，１００℃以下で焼成して得られたセラミック材料等が挙げられる。
有機バインダとしては、例えば、少なくとも１個の不飽和結合を有するオリゴマー又はポリマーが挙げられる。具体的には、例えば、ポリエステルアクリレート、ポリエステルメタクリレート、エポキシアクリレート、エポキシメタクリレート等が挙げられる。
有機溶剤としては、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ブチルセルソルブ、３−メトキシブチルアセテート等が挙げられる。このような絶縁性ペーストとしては、市販されている従来公知のものを使用することができる。
【００２１】
（金属基板２０２）
帯状太陽電池素子２００の金属基板２０２を構成する導電性材料は、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼鈑、炭素鋼等が挙げられる。尚、鉄（Ｆｅ）元素を含む導電性材料として、ステンレス鋼鈑以外に、Ｎｉ−Ｆｅ基合金板、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ基合金板、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ基合金板等が挙げられる。本実施の形態では、金属基板２０２の厚さは、０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲であり、好ましくは、０．０３ｍｍ〜０．０６ｍｍの範囲から適宜選択される。
【００２２】
（裏面電極層２０３）
帯状太陽電池素子２００の第１電極層としての裏面電極層２０３を構成する材料としては、金属が好ましく、例えば、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰｔから選択された少なくとも１つの金属またはこれらの合金が挙げられる。裏面電極層２０３は、本実施の形態では、厚さ０．３μｍ程度の金属薄膜である。裏面電極層２０３は、例えば、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法（化学気相成長法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等によって所定の基板上に成膜された後、後述するようにパターニングにより分割形成される。
【００２３】
（半導体層２０４）
帯状太陽電池素子２００の発電層としての半導体層２０４を構成する半導体としては、例えば、周期表ＩＢ族、ＩＩＩＢ族、ＶＩＢ族の元素を含むカルコパイライト型化合物半導体が挙げられる。本実施の形態では、半導体層２０４は、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びセレン（Ｓｅ）を含むカルコパイライト構造を有するＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ系半導体材料により構成されることが好ましい。本実施の形態では、半導体層２０４の厚さは、０．３μｍ〜５μｍの範囲内である。
【００２４】
（透明電極層２０５）
帯状太陽電池素子２００の第２の電極層としての透明電極層２０５を構成する金属材料は特に限定されず、例えば、Ｉｎ２Ｏ３にＳｎをドーパントとして添加したＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の酸化インジウム系金属材料；ドーパントを添加したＳｎＯ２等の酸化スズ系金属材料；ＺｎＯにＡｌをドーパントとして添加したＡＺＯ、ＺｎＯにＧａをドーパントとして添加したＧＺＯ、ＺｎＯにＩｎをドーパントとして添加したＩＺＯ等の酸化亜鉛系金属材料等が挙げられる。本実施の形態では、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯから選択された少なくとも１つを含む金属材料を用い、スパッタリングまたは蒸着法により成膜することが好ましい。透明電極層２０５の厚さは、本実施の形態では、約０．６μｍである。
【００２５】
尚、本実施の形態では、半導体層２０４と透明電極層２０５との間に誘電体層としてのバッファー層を設けることもできる。この場合、バッファー層を構成する材料は特に限定されないが、本実施の形態では、ＩｎＳ３、ＺｎＳ等の硫化物を用いることが好ましい。半導体層２０４と透明電極層２０５の間にバッファー層を設けることにより、半導体層２０４と透明電極層２０５との界面で発生する欠陥が抑制される傾向がある。
【００２６】
裏面電極層２０３は、通常、例えば、金属フィルム等からなる金属基板２０２上にスパッタリングにより連続的に成膜し、続いて、裏面電極層２０３上に半導体層２０４を成膜した後、次に、半導体層２０４上に透明電極層２０５を成膜して調製する。
本実施の形態では、半導体層２０４は、複数のｐ型半導体形成用前駆体層とｎ型半導体形成用前駆体層とを積層させて成膜することが好ましい。即ち、本実施の形態では、化合物半導体としてＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ系半導体材料を採用し、裏面電極層２０３側にｐ型半導体を形成しやすいＣｕとＳｅとの混合物からなるｐ型半導体形成用前駆体層を成膜し、次に、透明電極層２０５側にｎ型半導体を形成しやすいＩｎとＳｅとの混合物からなるｎ型半導体形成用前駆体層を成膜することが好ましい。ｐ型半導体形成用前駆体層とｎ型半導体形成用前駆体層とは、加熱処理工程において相互に溶融拡散することにより、良好な結晶性を有する半導体からなる半導体層２０４が生成し、ｐｎ接合を形成させることができる。
【００２７】
＜太陽電池モジュール＞
図２は、本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの一例を説明する図である。
図２は、後述する図４における２−２断面であり、太陽電池モジュール４００の概略断面図である。図２に示すように、太陽電池モジュール４００は、可撓性フィルム３００と、可撓性フィルム３００上に圧着固定され、且つ直列に接続した複数の帯状太陽電池素子２００（２００ｉ，２００ｉ＋１，２００ｉ＋２，・・・）とから構成されている。
前述の図１において説明したように、複数の帯状太陽電池素子２００は、それぞれ金属基板２０２（２０２ｉ，２０２ｉ＋１，・・・）上に順に成膜された裏面電極層２０３（２０３ｉ，２０３ｉ＋１，・・・）と、半導体層２０４（２０４ｉ，２０４ｉ＋１，・・・）及び透明電極層２０５（２０５ｉ，２０５ｉ＋１，・・・）とから構成され、金属基板２０２の裏面には、導電性接着材層２０１ａ（２０１ａｉ，２０１ａｉ＋１，・・・）及び絶縁性接着材層２０１ｂ（２０１ｂｉ，２０１ｂｉ＋１，・・・）が設けられている。
【００２８】
図２に示すように、複数の帯状太陽電池素子２００は、隣接する２個の帯状太陽電池素子２００ｉ，２００ｉ＋１において、第１の帯状太陽電池素子２００ｉの透明電極層２０５ｉの表面端部と、第２の帯状太陽電池素子２００ｉ＋１の金属基板２０２ｉ＋１の裏面側に設けた導電性接着材層２０１ａｉ＋１及び絶縁性接着材層２０１ｂｉ＋１の一部とが重なり、この部分が幅Ｗ２の接続部２１０を形成している。これにより、隣接する２個の帯状太陽電池素子２００ｉ，２００ｉ＋１は接続部２１０の導電性接着材層２０１ａｉ＋１を介して直列に接続している。そして、幅狭な複数の帯状太陽電池素子２００は、接続部２１０に存在する導電性接着材層２０１ａを介して直列に接続し、幅広の太陽電池モジュール４００が形成されている。
また、絶縁性接着材層２０１ｂｉ，２０１ｂｉ＋１は、それぞれ可撓性フィルム３００の表面に圧着固定され、複数の帯状太陽電池素子２００は、可撓性フィルム３００上に固定されている。
【００２９】
太陽電池モジュール４００を構成する１本の帯状太陽電池素子２００の幅Ｗ０（本実施の形態では、金属基板２０２の幅に相当する。：図１参照）は特に限定されないが、本実施の形態では、４ｍｍ〜３０ｍｍの範囲である。幅Ｗ０が過度に広いと、使用する帯状太陽電池素子２００の数が減少するが、直列抵抗成分が増加する傾向がある。
【００３０】
図２に示すように、導電性接着材層２０１ａは、金属基板２０２の裏面の端部から幅Ｗ１の範囲に形成されている。導電性接着材層２０１ａの幅Ｗ１は特に限定されない。本実施の形態では、通常、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲である。一般的に、導電性接着材は絶縁性接着剤と比較して高価であるため、導電性接着剤層２０１ａの幅Ｗ１が過度に大きいと、大幅なコスト増大要因となる。また、導電性接着材層２０１ａの幅Ｗ１が過度に小さいと、帯状太陽電池素子間の電気抵抗が大きくなるため、太陽電池の発電性能を悪化させる傾向がある。本実施の形態では、導電性接着材層２０１ａが形成されている幅Ｗ１は、金属基板２０２の幅Ｗ０の５分の１以下の長さに相当している。
本実施の形態では、隣接する２個の帯状太陽電池素子（２００ｉ，２００ｉ＋１）を直列に接続する接続部２１０において、第２の帯状太陽電池素子２００ｉ＋１の導電性接着材層２０１ａｉ＋１は、金属基板２０２ｉ＋１の裏面において、隣接する第１の帯状太陽電池素子２００ｉに最も近い端部に設けられていることが好ましい。
【００３１】
絶縁性接着材層２０１ｂは、金属基板２０２の裏面において、絶縁性接着材層２０１ｂが形成された金属基板２０２の端部から幅Ｗ１の部分を除く他の部分に形成されている。
図２に示すように、絶縁性接着材層２０１ｂｉ＋１は、金属基板２０２ｉ＋１の裏面において、その一部が接続部２０１に存在し、導電性接着材層２０１ａｉ＋１と共に隣接する２個の帯状太陽電池素子（２００ｉ，２００ｉ＋１）を接合している。さらに、絶縁性接着材層２０１ｂｉ＋１の残りの部分は、金属基板２０２ｉ＋１の裏面の他の部分を覆うように形成されており、第１の帯状太陽電池素子２００ｉとは反対側の端部において、第２の帯状太陽電池素子２００ｉ＋１と可撓性フィルム３００とを接合している。
【００３２】
接続部２１０の幅Ｗ２は特に限定されないが、本実施の形態では、０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲である。幅Ｗ２が適度に広いほうが、接続部２１０におけるインターコネクト抵抗が低減し、また、帯状太陽電池素子２００同士をオーバーラップさせる際に精度が要求されない。但し、接続部２１０の部分は発電に寄与しないため、単位発電量当りの材料費が上昇する傾向がある。また、太陽電池モジュール４００全体の重量も上昇するため、軽量化を図るためには、接続部２１０の幅Ｗ２を可能な限り狭くすることが好ましい。
【００３３】
絶縁性接着材層２０１ｂｉ＋１の一部が接続部２１０に存在し、且つ金属基板２０２ｉ＋１の裏面の他の部分を覆うように形成されていることにより、隣接する２個の帯状太陽電池素子（２００ｉ，２００ｉ＋１）において、第１の帯状太陽電池素子２００ｉの金属基板２０２ｉと、第２の帯状太陽電池素子２００ｉ＋１の金属基板２０２ｉ＋１との接触による生じる素子間の短絡が防止される。
【００３４】
可撓性フィルム３００の材料は、本実施の形態では、耐侯性、耐湿性に優れた可塑性フィルムが望ましく、特に限定されない。具体的には、例えば、基材であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にフッ素系樹脂材料がコーティングされている一般的な太陽電池用バックシート、複数のフィルムを積層したラミネート型フィルム等が挙げられる。ここで、ラミネート型フィルムに使用するフィルムとしては、例えば、ＰＥＴフィルム、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）フィルム、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）フィルム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）フィルム等が挙げられる。
【００３５】
本実施の形態では、太陽電池モジュール４００の表面側（すなわち、透明電極層２０５側）に、透明なフロントシートを圧着することも可能である（図示せず）。この場合、フロントシートとしては、耐侯性、耐湿性に優れた可塑性フィルムを用いることが重要である。さらに、フロントシートとして太陽電池モジュール４００の表面に配置するため、透明性、耐衝撃性、防汚性が重要になる。フロントシートの具体例としては、例えば、これらの性能に優れた複数のフィルムを積層したラミネート型フィルム等が挙げられる。ここで、積層された複数のフィルムとしては、例えば、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）フィルム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）フィルム等が挙げられる。また、防湿性向上のため、ＳｉＯ２あるいはガラス薄膜等の無機材料薄膜をラミネートフィルム内に真空製膜しておいても良い。
【００３６】
帯状太陽電池素子２００上の透明電極層２０５に存在する電子は、隣接する他の帯状太陽電池素子２００の裏面電極層２０３と接することにより、隣接した帯状太陽電池素子２００に伝送される。ここで、通常、透明電極層２０５の電気抵抗は、裏面電極層２０３の電気抵抗と比較して数桁高いため、隣接した帯状太陽電池素子２００に電子が伝送される前に、透明電極層２０５内で損失してしまう可能性がある。このような場合、例えば、帯状太陽電池素子２００に集電用の電極を設ける方法が有効である。
【００３７】
＜太陽電池モジュールの製造装置＞
図３は、本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの製造装置の一例を説明する断面概略図である。
図３に示す太陽電池モジュールの製造装置は、ウェブ状の薄膜系太陽電池１００を供給する供給部Ｉと、供給部Ｉから搬送された薄膜系太陽電池１００を複数の幅狭の帯状太陽電池素子２００に裁断する裁断部ＩＩと、裁断部ＩＩで裁断された複数の帯状太陽電池素子２００の金属基板２０２（図１参照）の裏面に接着材層を形成する接着材層形成部ＩＩＩと、接着材層が形成された複数の帯状太陽電池素子２００の端部を重ね合わせ、且つ可撓性フィルム３００を圧着し一体成形する圧着部ＩＶと、圧着部ＩＶで可撓性フィルム３００と一体成形された太陽電池モジュール４００を連続的に巻き取る巻き取り部Ｖとから構成されている。
【００３８】
ここで、本実施の形態で使用する薄膜系太陽電池１００は、一般に、ステンレス基板等の導電性基板となるシート状の金属基板上に発電層を構成する半導体層を成膜し、この半導体層上に透明電極層等を成膜した広範なウェブである。ウェブ状の薄膜系太陽電池１００の全幅寸法は５０ｃｍ〜１００ｃｍであり、長さは特に限定されないが、通常、１０，０００ｍ以下である。
【００３９】
供給部Ｉは、供給手段として、ウェブ状の薄膜系太陽電池１００がロール状に巻回された巻出ロール１１と、巻出ロール１１から薄膜系太陽電池１００を引き出し搬送する搬送ロール１２，１３とを有している。本実施の形態では、ウェブ状の薄膜系太陽電池１００は、その金属基板２０２（図１参照）の裏面が、図面の上方を向くように矢印Ａ方向に回転する巻出ロール１１から引き出され、矢印Ｂ方向に搬送されて裁断部ＩＩに供給されている。
【００４０】
裁断部ＩＩは、薄膜系太陽電池１００を複数の幅狭の帯状太陽電池素子２００に裁断する。裁断手段としては、回転刃２１と回転受刃２２とから構成されている刃物部（スリッター）２０を有している。
【００４１】
接着材層形成部ＩＩＩは、接着材印刷ユニット５０を備えている。接着材印刷ユニット５０は、裁断部ＩＩで裁断された複数の帯状太陽電池素子２００を搬送ロール５１により搬送しつつ、それぞれの帯状太陽電池素子２００の金属基板２０２（図１参照）の裏面に、搬送送方向（矢印Ｂ方向）と平行に、導電性接着材と絶縁性接着材とを、連続的又は間欠的に印刷している。
【００４２】
圧着部ＩＶは、圧着手段として、刃物部２０により形成された複数の幅狭の帯状太陽電池素子２００の各々を搬送方向に対し所定の角度で傾斜させる傾斜ガイドロール群３０と、可撓性フィルム３００を供給するシートロール３１と、複数の幅狭の帯状太陽電池を可撓性フィルム３００に圧着し一体成形する一対のロール３２１，３２２からなる圧着ロール３２と、を有している。
【００４３】
巻き取り部Ｖは、巻き取り手段として圧着部ＩＶで可撓性フィルム３００と一体成形された太陽電池モジュール４００を連続的に巻き取る巻き取りロール４０を有している。巻き取りロール４０は、矢印Ｃ方向に回転し、搬送された太陽電池モジュール４００を連続的に巻き取っている。
【００４４】
図４は、ウェブ状の薄膜系太陽電池１００が裁断される様子を説明する概略斜視図である。尚、図４には、図３における接着材印刷ユニット５０、シートロール３１及び巻き取りロール４０を図示していない。
図４に示すように、巻出ロール１１から引き出されたウェブ状の薄膜系太陽電池１００を裁断する裁断部ＩＩの刃物部２０（スリッター）は、回転駆動される薄円盤状の複数の回転刃２１と受け刃としてローラ状に形成された複数の回転受刃２２とから構成されている。幅広な薄膜系太陽電池１００は、上下一対の回転刃２１と回転受刃２２との間を通過する際に、複数の幅狭の帯状太陽電池素子２００に裁断される。回転刃２１及び回転受刃２２を構成する刃の間隔（ピッチ）は特に限定されないが、本実施の形態では、４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で適宜選択される。
【００４５】
圧着部ＩＶの傾斜ガイドロール群３０は、複数の幅狭の帯状太陽電池素子２００を搬送方向に対し所定の角度で傾斜させるとともに、隣り合う帯状太陽電池素子２００同士の幅方向の側縁部（エッジ）の一部が重なるように間隔を狭めている。
圧着ロール３２は、傾斜ガイドロール群３０により幅方向の端部（エッジ）の一部が重なった複数の帯状太陽電池素子２００と、シートロール３１（図示せず）から供給された可撓性フィルム３００（図示せず）とを、一対のロール３２１，３２２（図３参照）の間を通過させる際に圧着し、これらを一体化している。
【００４６】
（傾斜ガイドロール群３０）
図５は、傾斜ガイドロール群３０を説明する図である。図５（ａ）は、傾斜ガイドロール群３０の概略図である。図５（ｂ）は、図４中の傾斜ガイドロール群３０の部分を矢印５ｂの方向から見た概略図である。
図５（ａ）に示すように、傾斜ガイドロール群３０は、共通の支軸３０４と、支軸３０４に対し所定の角度をなすように形成された複数の回転軸３０３と、各回転軸３０３にそれぞれ取り付けられた複数の傾斜ガイドロール３０１（３０１１，・・・３０１ｉ）とから構成されている。傾斜ガイドロール３０１（３０１１，・・・３０１ｉ）に両端にはガイド３０２が設けられている。尚、傾斜ガイドロール３０１の内部にはベアリング等が設けられても良い。
【００４７】
図５（ｂ）に示すように、刃物部２０（図３参照）により裁断された複数の帯状太陽電池素子２００（２００１，・・・２００ｉ）は、傾斜ガイドロール群３０の傾斜ガイドロール３０１により、それぞれが搬送方向に対し所定の角度で傾斜するとともに、隣接する帯状太陽電池素子２００同士の間隔が狭められる。そして、互いに側縁部の一部が重なる接続部２１０が形成される。
隣接する帯状太陽電池素子２００の側縁部が重なる接続部２１０には、導電性接着材層２０１ａ及び絶縁性接着材層２０１ｂの一部が存在する。
隣接する帯状太陽電池素子２００同士は、導電性接着材層２０１ａにより直列に接続されると共に、導電性接着材層２０１ａ及び絶縁性接着材層２０１ｂの一部により接合される。
【００４８】
＜太陽電池モジュール４００の製造方法＞
次に、本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの製造装置（図３、図４及び図５参照）を用いて太陽電池モジュールを製造する方法について説明する。
まず、ロール状に巻回された巻出ロール１１から薄膜系太陽電池１００を繰り出し、刃物部２０に供給する（供給工程）。前述したように、本実施の形態では、ウェブ状の薄膜系太陽電池１００は、その金属基板２０２（図１参照）の裏面が、図３において上方を向くように、矢印Ａ方向に回転する巻出ロール１１から引き出され、矢印Ｂ方向に搬送されて裁断部ＩＩに供給されている。
【００４９】
次に、巻出ロール１１から供給された薄膜系太陽電池は、刃物部２０において、上下一対の回転刃２１と回転受刃２２との間を通過する際に、搬送方向と略平行に裁断され、複数の幅狭の帯状太陽電池素子２００が形成される（裁断工程）。
【００５０】
続いて、刃物部２０で搬送方向と略平行に裁断された複数の幅狭の帯状太陽電池素子２００は、接着材印刷ユニット５０により、帯状太陽電池素子２００のそれぞれの金属基板２０２（図１参照）の裏面に、導電性接着材層２０１ａ（図１参照）と絶縁性接着材層２０１ｂ（図１参照）とが形成される（接着材層形成工程）。接着材は、接着材印刷ユニット５０により、連続的又は間欠的に印刷される。
【００５１】
続いて、形成された複数の帯状太陽電池素子２００のそれぞれを、傾斜ガイドロール群３０により搬送方向に対し所定の角度で傾斜させる。傾斜ガイドロール群３０を通過した帯状太陽電池素子２００は、隣接する帯状太陽電池素子２００同士の間隔が狭められ、互いに側縁部の一部が重なる接続部２１０（２１０１，・・・２１０ｉ）が形成される。次いで、側縁部の一部が重なった複数の帯状太陽電池素子２００とシートロール３１から供給された可撓性フィルム３００とを圧着ロール３２により圧着することにより一体成形し、太陽電池モジュール４００を形成する（圧着工程）。太陽電池モジュール４００は、複数の帯状太陽電池素子２００が直列に接続された接続体として形成される。
【００５２】
最後に、可撓性フィルム３００と一体成形された太陽電池モジュール４００は、巻き取りロールに連続的に巻き取られる（巻き取り工程）。
尚、図示しないが、本実施の形態において製造された太陽電池モジュール４００は、巻き取りロール４０に巻回されたロール状太陽電池モジュールとして得られる。これにより、複数の幅狭な帯状太陽電池素子２００が直列に接続することにより集積化した太陽電池モジュール４００をロール製品として取り扱うことができる。ロール状太陽電池モジュールのロール幅は特に限定されないが、本実施の形態では、１０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲である。巻き取りロール４０に巻回された太陽電池モジュール４００の長さは特に限定されないが、本実施の形態では、１００ｍ〜１０，０００ｍの範囲である。
【００５３】
尚、以上の説明は、本発明の実施の形態を説明するための一例に過ぎず、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
本発明は複数の元素から構成される半導体層と、これを挟む２つの電極層を備える光発電素子や、このような構造を有する光発電素子の製造方法に応用することができる。例えば、Ｃｄ−Ｔｅ系に代表されるＩＩＩ−Ｖ族半導体、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｅ系に代表されるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓ系化合物に代表されるＩ−ＩＩ−ＩＶ−ＶＩ族半導体、ＩＩ−ＩＶ−Ｖ族半導体、Ｓｉ−Ｇｅ系等の２種類以上の元素からなるＩＶ族半導体に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１１…巻出ロール、１２，１３，５１…搬送ロール、２０…刃物部（スリッター）、２１…回転刃、２２…回転受刃、３０…傾斜ガイドロール群、３１…シートロール、３２…圧着ロール、４０…巻き取りロール、５０…接着材印刷ユニット、１００…薄膜系太陽電池、２００…帯状太陽電池素子、２０１…接着材層、２０１ａ…導電性接着材層、２０１ｂ…絶縁性接着材層、２０２…金属基板、２０３…裏面電極層、２０４…半導体層、２０５…透明電極層、２１０…接続部、３００…可撓性フィルム、３０１…傾斜ガイドロール、４００…太陽電池モジュール、Ｉ…供給部、ＩＩ…裁断部、ＩＩＩ…接着材層形成部、ＩＶ…圧着部、Ｖ…巻き取り部
【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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