(57)【要約】【課題】長期にわたって効率よく安定して発電できる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】この太陽電池モジュールは、第一基板２１の一面上に、裏面電極層２２、ｎｉｐ接合構造の半導体層からなる光電変換層２３、透明電極層２４を順次積層して構成された光電変換部２５を有する太陽電池セル２００が、第一基板面上で複数に分割された太陽電池セル集合体２０と、第二基板４１の一面上に、第一電極層４２、ｐｉｎ接合構造又はｐｎ接合構造の半導体層４３、導電性酸化物からなる第二電極層４４を順次積層して構成されたダイオード部４５が分割されたダイオード集合体４０とを備える。ダイオード集合体４０は、太陽電池セル集合体２０に配設されて、両者が電気的に逆並列接続している。【選択図】図１
2013191588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板の一面上に、裏面電極層、少なくとも１組のｎｉｐ接合構造の半導体層からなる光電変換層、透明電極層を順次積層して構成された光電変換部を有する太陽電池セルが、前記第一基板面上で複数に分割されて太陽電池単位セルを形成し、隣接する前記太陽電池単位セルどうしが電気的に直列接続している太陽電池セル集合体と、
第二基板の一面上に、第一電極層、半導体層、第二電極層を順次積層して構成されたダイオード部を有するダイオードが、該ダイオードが取り付けられる太陽電池単位セルの配列と整合する配列で複数に分割されてダイオード単位セルを形成しているダイオード集合体とを備え、
前記ダイオード集合体は、前記太陽電池セル集合体に配設されて、前記各ダイオード単位セルと前記太陽電池単位セルとが電気的に逆並列接続しており、
前記ダイオード集合体の前記ダイオード部は、前記半導体層が、ｎｉｐ接合構造、ｎｐ接合構造、ｐｉｎ接合構造及びｐｎ接合構造から選ばれる一種の接合構造の半導体層であり、前記第一電極層又は前記第二電極層が、導電性酸化物で形成されており、前記半導体層のｎ層側に、導電性酸化物で形成された電極層が積層されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記ダイオード集合体は、前記半導体層がｐｉｎ接合構造又はｐｎ接合構造の半導体層であり、前記第二電極層が導電性酸化物で形成されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記ダイオード集合体は、前記太陽電池セルの非受光面側に配設されている、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池セル集合体は、第一基板の一面上に、裏面電極層、光電変換層、透明電極層を順次積層して構成された光電変換部と、前記第一基板の他面上に形成された背面電極層を有する太陽電池セルが、前記第一基板面上で複数に分割されて太陽電池単位セルを形成し、隣接する前記太陽電池単位セルどうしが電気的に直列接続しており、
前記ダイオード集合体は、第二基板の一面上に、第一電極層、半導体層、第二電極層を順次積層して構成されたダイオード部と、前記第二基板の他面上に形成された第三電極層を有するダイオードが、該ダイオードが取り付けられる太陽電池単位セルの配列と整合する配列で複数に分割されてダイオード単位セルを形成しており、
前記太陽電池セル集合体の背面電極層と、前記ダイオード集合体の第三電極層とが、電気的に接続している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の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、バイパスダイオードを備えた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを電気的に直列接続して、所定の出力が得られるように設計されている。
【０００３】
ところで、太陽電池セルは、発電しない状態（太陽電池への太陽光が遮光された状態）では、抵抗が大きくなり、発熱によって、熱損傷等が発生する可能性がある。そのため、ダイオードを太陽電池セルに対して電気的に並列接続し、太陽電池セルに部分的に影となる箇所が生じるなどの不具合が発生した時は、電流を該ダイオードからバイパスさせて、太陽電池セルの損傷を防止するバイパスダイオードを設ける。
【０００４】
バイパスダイオードとしては、モールドタイプのダイオードを、太陽電池セルの外側に接続してなるものが一般的である。しかしながら、モールドタイプのダイオードの場合、ダイオードを一つずつ太陽電池セルに配設する必要があるので、取り付け作業性が悪いという問題点があった。また、ダイオードを太陽電池セルの外側に配設しているので、太陽電池モジュールの発電に寄与しない部分の面積が増加し、面積当たりの発電量が低くなるという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１には、可撓性薄膜上に金属電極、アモルファスシリコン層、金属電極の順に積層してなるダイオードの金属電極の露出部を、太陽電池セルの金属電極に、導電ペースト等の接着剤で接着して配設することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−９４８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のダイオードは、アモルファスシリコン層を一対の金属電極で挟持してなるものであるが、ダイオードとして機能するアモルファスシリコン層の膜厚が薄いため、アモルファスシリコン層に金属が拡散してリークパスが発生し易く、ダイオードとしての機能を果たさない可能性があった。
【０００８】
本発明の目的は、長期にわたって効率よく安定して発電できる太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の太陽電池モジュールは、
第一基板の一面上に、裏面電極層、少なくとも１組のｎｉｐ接合構造の半導体層からなる光電変換層、透明電極層を順次積層して構成された光電変換部を有する太陽電池セルが、前記第一基板面上で複数に分割されて太陽電池単位セルを形成し、隣接する前記太陽電池単位セルどうしが電気的に直列接続している太陽電池セル集合体と、
第二基板の一面上に、第一電極層、半導体層、第二電極層を順次積層して構成されたダイオード部を有するダイオードが、該ダイオードが取り付けられる太陽電池単位セルの配列と整合する配列で複数に分割されてダイオード単位セルを形成しているダイオード集合体とを備え、
前記ダイオード集合体は、前記太陽電池セル集合体に配設されて、前記各ダイオード単位セルと前記太陽電池単位セルとが電気的に逆並列接続しており、
前記ダイオード集合体の前記ダイオード部は、前記半導体層が、ｎｉｐ接合構造、ｎｐ接合構造、ｐｉｎ接合構造及びｐｎ接合構造から選ばれる一種の接合構造の半導体層であり、前記第一電極層又は前記第二電極層が、導電性酸化物で形成されており、前記半導体層のｎ層側に、導電性酸化物で形成された電極層が積層されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の太陽電池モジュールの前記ダイオード集合体は、前記半導体層がｐｉｎ接合構造又はｐｎ接合構造の半導体層であり、前記第二電極層が導電性酸化物で形成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の太陽電池モジュールの前記ダイオード集合体は、前記太陽電池セルの非受光面側に配設されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の太陽電池モジュールの前記太陽電池セル集合体は、第一基板の一面上に、裏面電極層、光電変換層、透明電極層を順次積層して構成された光電変換部と、前記第一基板の他面上に形成された背面電極層を有する太陽電池セルが、前記第一基板面上で複数に分割されて太陽電池単位セルを形成し、隣接する前記太陽電池単位セルどうしが電気的に直列接続しており、
前記ダイオード集合体は、第二基板の一面上に、第一電極層、半導体層、第二電極層を順次積層して構成されたダイオード部と、前記第二基板の他面上に形成された第三電極層を有するダイオードが、該ダイオードが取り付けられる太陽電池単位セルの配列と整合する配列で複数に分割されてダイオード単位セルを形成しており、
前記太陽電池セル集合体の背面電極層と、前記ダイオード集合体の第三電極層とが、電気的に接続していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セル集合体の光電変換層がｎｉｐ接合構造の半導体層で構成され、ダイオード集合体のダイオード部は、半導体層が、ｎｉｐ接合構造、ｎｐ接合構造、ｐｉｎ接合構造及びｐｎ接合構造から選ばれる一種の接合構造の半導体層であり、第一電極層又は第二電極層が、導電性酸化物で形成されており、半導体層のｎ層側に、導電性酸化物で形成された電極層が積層されているので、ダイオード集合体に電流が流れていない状態では、ダイオード集合体には、導電性酸化物からなる第二電極層から、第一電極層に向かって電界がかかっている。導電性酸化物は、Ｓｉとの相互拡散が低いため、このダイオード集合体は、リークパスが生じ難く、リーク電流が極めて小さく、逆方向電圧耐性に優れる。このため、本発明の太陽電池モジュールは、長期にわたって効率よく安定して発電できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態の概略図である。
【図２】同太陽電池モジュールの底面図である。
【図３】同太陽電池モジュールの太陽電池セル集合体とダイオード集合体との分解斜視図である。
【図４】同太陽電池モジュールの太陽電池セル集合体（ダイオード集合体）の透明電極層（第二電極層）側の平面図である。
【図５】同太陽電池モジュールの太陽電池セル集合体（ダイオード集合体）の背面電極層（第三電極層）側の平面図である。
【図６】同太陽電池モジュールの太陽電池セル集合体とダイオード集合体との接合状態を示す状態図である。
【図７】同太陽電池モジュールの特定の太陽電池単位セルの発電が停止した時の電流の流れを示す状態図である。
【図８】実施例のパイパスダイオードのリーク電流の経時変化を示した図である。
【図９】比較例のパイパスダイオードのリーク電流の経時変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の太陽電池モジュールの一実施形態について、図１〜６を用いて説明する。
【００１６】
図１には、太陽電池モジュール１０を断面方向からみたときの概略図を示す。また、図２には、太陽電池モジュール１０を底面方向からみたときの概略図を示す。
【００１７】
図１、２に示されるように、この太陽電池モジュール１０は、太陽電池セル集合体２０とダイオード集合体４０とで主に構成される。ダイオード集合体４０は、太陽電池セル集合体２０の非受光面側２０ｂに配設され、絶縁層６０を介して両者が接合している。また、粘着部にも導電性を有した導電性粘着テープ７０を介して、太陽電池セル集合体２０の第三電極層２６と、ダイオード集合体４０の第三電極層４６とが電気的に接続している。そして、封止材８０で全体が封止されて一体化している。
【００１８】
絶縁層６０としては、絶縁性を有するものであれば特に限定は無い。例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の樹脂材料が挙げられる。
【００１９】
導電性粘着テープ７０としては、銅箔、アルミ箔などの導電性基材上に、接着剤に金属粉末を混入した導電性粘着剤層が形成されたもの等が挙げられる。
【００２０】
封止材８０としては、特に限定は無い。封止樹脂と表面保護材とで構成されていることが好ましい。封止樹脂としては、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、又はポリイソブチレン等の樹脂材料からなるフィルムで、ある程度の接着性を有しているものが好ましい。表面保護材としては、４フッ化エチレン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、ＥＴＦＥ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、アクリル樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂コートアクリル樹脂、又はポリエステル樹脂等の耐熱性、耐候性に優れた材料からなるフィルムが好ましい。
【００２１】
太陽電池セル集合体２０は、図３に示されるように、同一基板上に形成された複数の太陽電池単位セル２００が、電気的に直列接続している。
【００２２】
この実施形態では、太陽電池セル集合体２０は、基板２１の受光面側２０ａに、裏面電極層２２、光電変換層２３、透明電極層２４を順次積層して構成された光電変換部２５と、基板２１の非受光面２０ｂに形成された背面電極層２６とを有する太陽電池セルが、複数の太陽電池単位セル２００に分割され、隣接する太陽電池単位セル２００どうしが、次に示す態様で背面電極層２６を介して電気的に直列接続している。
【００２３】
すなわち、光電変換部２５の両端部には、基板２１上に裏面電極層２２、光電変換層２３が順次積層され、透明電極層２４が設けられていない接続部２５ａ，２５ａが設けられている。また、背面電極層２６は、太陽電池単位セル２００の光電変換部とほぼ同じ間隔で、かつ、隣接する一方の太陽電池単位セルの光電変換部側にずれて分割されている。
【００２４】
図３〜５を合わせて参照すると、各太陽電池単位セル２００には、背面電極層２６、基板２１、裏面電極層２２、光電変換層２３、透明電極層２４を貫通して形成された第一貫通孔２７が、所定間隔で複数形成されている。図３に示すように、第一貫通孔２７内において、透明電極層２４と背面電極層２６とが、導体層２８により電気的に接続している。また、裏面電極層２２は、光電変換層２３で覆われて、透明電極層２４、導体層２８及び背面電極層２６と絶縁されている。
【００２５】
接続部２５ａには、背面電極層２６、基板２１、裏面電極層２２、光電変換層２３を貫通して形成された第二貫通孔２９が形成されている。第二貫通孔２９内において、背面電極層２６と裏面電極層２２とが、導体層３０により電気的に接続している。
【００２６】
光電変換部２５での発電により生じた電流は、接続部２５ａへと移動し、第二貫通孔２９を通って、太陽電池単位セル２００の背面電極層２６へと移動する。背面電極層２６に移動した電流は、第一貫通孔２７を通って、隣接する太陽電池単位セル２００の透明電極層２４へと移動する。このように、この太陽電池セル集合体２０は、第一貫通孔２７、第二貫通孔２９を介して、それぞれの太陽電池単位セル２００が直列接続している。このような構造は、ＳＣＡＦ(Ｓｅｒｉｅｓ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ  ｆｏｒｍｅｄ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ)構造と呼ばれており、各電極層と光電変換層の製膜と、各層のパターニングおよびそれらの組み合わせ手順により製造でき、例えば、特許第３２３７６２１号に記載の方法により製造することができる。
【００２７】
この太陽電池セル集合体２０の製造方法の一例を説明すると、第二貫通孔２９が開けられた基板２１の受光面側に裏面電極層２２を形成し、非受光面側に背面電極層２６を形成する。こうすることで、第二貫通孔２９の内壁で、裏面電極層２２と背面電極層２６が電気的に接続する。次に、基板２１、裏面電極層２２及び背面電極層２６を貫通する第一貫通孔２７を開ける。次に、基板２１の受光面側の全面に光電変換層２３を形成する。そして、両端部にはマスクをかぶせ、透明電極層２４を形成する。次に、基板２１の背面電極層２６上に、再度背面電極層２６を形成する。こうすることで、第一貫通孔２７の内壁で、透明電極層２４と背面電極層２６とが電気的に接続する。そして、光電変換部２５、背面電極層２６を、所定の形状に分断することで、上記ＳＣＡＦ構造の太陽電池セル集合体が製造される。
【００２８】
基板２１は、耐熱性に優れるものが好ましく用いることができる。例えば、ガラス基板、表面に絶縁処理を施した金属基板、樹脂基板等が挙げられ、なかでも、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、アラミドなどからなる可撓性フィルム基板が好ましく用いることができる。可撓性フィルム基板を用いることで、フレキシブルな太陽電池セル集合体とすることができる。基板２１の膜厚は、特に限定はないが、柔軟性、強度、重量を考慮すると、１５〜２００μｍ程度が好ましい。
【００２９】
裏面電極層２２は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ａｌ、Ａｌ合金などの導電性金属で形成される。また、これらの導電性金属で形成される層（以下、導電性金属層という）に、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの透明導電性酸化物で形成される層（以下、透明導電性酸化物層という）が積層されていてもよい。
【００３０】
透明電極層２４は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの透明導電性酸化物で形成される。
【００３１】
背面電極層２６は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ａｌ、Ａｌ合金などの導電性金属で形成される。
【００３２】
各電極層の形成方法は特に限定は無い、各種電極材料を、蒸着法、スパッタ法、鍍金など当該技術において知られている任意の製膜方法で製膜して形成できる。
【００３３】
光電変換層２３は、ｎｉｐ接合構造の半導体層で構成される。具体的には、微結晶シリコン系セル（以下、μｃ−Ｓｉ系セルという）、アモルファスシリコン系セル（以下、ａ−Ｓｉ系セルという）、アモルファスシリコンゲルマニウム系セル（以下、ａ−ＳｉＧｅ系セルという）等が挙げられる。なお、本発明において、μｃ−Ｓｉ系セルとは、ｎ層、ｉ層及びｐ層の内、少なくともｉ層が微結晶シリコン膜で形成される光電変換セルを意味する。また、ａ−Ｓｉ系セルとは、ｎ層、ｉ層及びｐ層がアモルファスシリコン系膜で形成される光電変換セルを意味する。また、ａ−ＳｉＧｅ系セルとは、ｉ層がアモルファスシリコンゲルマニウム系膜で形成される光電変換セルを意味する。光電変換層２３は、プラズマＣＶＤ法等、従来公知の方法で、ｎ層、ｉ層、ｐ層をそれぞれ製膜して形成できる。
【００３４】
ダイオード集合体４０は、図３に示されるように、基板４１の一面上に、第一電極層４２、半導体層４３、第二電極層４４を順次積層して構成されたダイオード部４５を有するダイオードが、該ダイオードが取り付けられる太陽電池単位セル２００の配列と整合する配列で、複数のダイオード単位セル４００に分割されている。そして、太陽電池セル集合体２０に配設されている。この実施形態では、ダイオード集合体４０は、太陽電池セル集合体の非受光面側２０ｂに配設されている。そして、図１，２に示されるように、ダイオード集合体４０の面積は、太陽電池セル集合体２０の面積以下で、かつ、太陽電池セル集合体２０の外周からはみ出さないように配設されている。ダイオード集合体４０の面積が、太陽電池セル集合体２０の面積よりも大きかったり、太陽電池セル集合体２０の外周からはみ出していると、太陽電池モジュールの発電に寄与しない部分が増加することになるので、太陽電池モジュールの面積当たりの発電効率が低下する。
【００３５】
ここで、「ダイオードが取り付けられる太陽電池単位セルの配列と整合する配列」とは、図６（ａ）に示すように、各太陽電池単位セル２０１に対してそれぞれダイオード単位セル４０１を取り付ける場合（太陽電池単位セル１個に対してダイオード単位セルを１個取り付ける場合）は、太陽電池単位セル２０１の光電変換部２５の幅寸法Ｗ１ａとダイオード単位セル４０１のダイオード部４５の幅寸法Ｗ２ａ、太陽電池単位セル２０１の光電変換部２５の配列間隔Ｗ１ｂとダイオード単位セル４０１のダイオード部４５の配列間隔Ｗ２ｂがほぼ同じであることを意味し、図６（ｂ）に示すように、複数（図６（ｂ）では３個の太陽電池単位セル２０２に対してダイオード単位セル４０２を１個取り付ける場合は、１個のダイオード単位セル４０２のダイオード部４５が取り付けられる一群の太陽電池単位セルの光電変換部の幅寸法Ｗ３ａとダイオード単位セル４０２のダイオード部４５の幅寸法Ｗ４ａ、一群の太陽電池セル単位セルの光電変換部の配列間隔Ｗ３ｂとダイオード単位セル４０２のダイオード部４５の配列間隔Ｗ４ｂとがほぼ同じであることを意味する。また、図６（ａ）の様な形式でも、太陽電池単セルとダイオード単位セルの電気的接続位置が、例えば３個の太陽電池単位セル毎に設ければ、実質的に図６（ｂ）と同様のダイオード配線状況となる。
【００３６】
図３〜５を合わせて参照すると、このダイオード集合体４０は、上述した太陽電池セル集合体２０とおなじＳＣＡＦ構造をなしている。
【００３７】
すなわち、基板４１の一方の面に、第一電極層４２、半導体層４３、第二電極層４４の順に積層して構成されたダイオード部４５と、基板４１の他方の面に形成された第三電極層４６とを有するダイオードが、複数のダイオード単位セル４００に分割されている。この実施形態では、ダイオード単位セル４００の幅方向の寸法及び配列間隔は、太陽電池単位セル２００の幅方向の寸法及び配列間隔とほぼ同じとされている。
【００３８】
各ダイオード部４５の両端部には、第一電極層４２、半導体層４３の順に積層して形成され、第二電極層４４が設けられていない接続部４５ａ，４５ａが設けられている。また、第三電極層４６は、ダイオード単位セル４００のダイオード部とほぼ同じ間隔で、かつ、隣接する一方のダイオード単位セルのダイオード部側にずれて分割されている。
【００３９】
図３〜５を合わせて参照すると、各ダイオード単位セル４００には、第三電極層４６、基板４１、第一電極層４２、半導体層４３、第二電極層４４を貫通して形成された第一貫通孔４７が、所定間隔で複数形成されている。第一貫通孔４７内において、第二電極層４４と第三電極層４６とが、導体層４８により電気的に接続している。また、第一電極層４２は、半導体層４３で覆われて、第二電極層４４、導体層４８及び第三電極層４６と絶縁されている。
【００４０】
接続部４５ａには、第三電極層４６、基板４１、第一電極層４２、半導体層４３を貫通して形成された第二貫通孔４９が形成されている。第二貫通孔４９内において、第三電極層４６と第一電極層４２とが、導体層５０により電気的に接続している。
【００４１】
このダイオード集合体４０の製造方法の一例を説明すると、第二貫通孔４９が開けられた基板４１の一方の面に第一電極層４２を形成し、他方の面に第三電極層４６を形成する。こうすることで、第二貫通孔４９の内壁で、第一電極層４２と第三電極層４６が電気的に接続する。次に、基板４１、第一電極層４２及び第三電極層４６を貫通する第一貫通孔４７を開ける。次に、基板４１の第一電極層側の全面に半導体層４３を形成する。そして、両端部にはマスクをかぶせ、第二電極層４４を形成する。次に、基板４１の第三電極層４６上に、再度第三電極層を形成する。こうすることで、第一貫通孔４７の内壁で、第二電極層４４と第三電極層４６とが電気的に接続する。そして、ダイオード部４５、第三電極層４６を、所定の形状に分断することで、上記ＳＣＡＦ構造のダイオード集合体が製造される。
【００４２】
ダイオード集合体４０は、そのダイオード部４５側を太陽電池セル集合体２０側に向けて、絶縁層６０を介して太陽電池セル集合体２０の非受光面側２０ｂに接合されている。そして、ダイオード集合体４０の第三電極層４６と、太陽電池セル集合体２０の対応する第三電極層２６との間に導電性粘着テープ７０が貼り付けられて、ダイオード集合体４０の第三電極層４６と、太陽電池セル集合体２０の第三電極層２６とが電気的に接続されている。
【００４３】
ダイオード集合体４０の基板４１は、例えば、ガラス基板、表面に絶縁処理を施した金属基板、樹脂基板等が挙げられ、太陽電池セル集合体２０の基板２１と同じ材質のものを選択することが好ましい。なかでも、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、アラミドなどからなる可撓性フィルム基板が好ましく用いることができる。可撓性フィルム基板を用いることで、柔軟性に優れたダイオード集合体の柔軟性を良好にでき、太陽電池セル集合体の柔軟性を損なうことがない。また、太陽電池セル集合体２０の基板２１と同じ材質のものを選択することで、太陽電池セル集合体２０とバイパスダイオード集合体４０との熱膨張率がほぼ等しくなり、両者の界面における剥離や変形を少なくできる。基板４１の膜厚は、特に限定はないが、柔軟性、強度、重量を考慮すると、１５〜２００μｍ程度が好ましい。
【００４４】
ダイオード集合体４０の半導体層４３は、ｎｉｐ接合構造、ｎｐ接合構造、ｐｉｎ接合構造及びｐｎ接合構造から選ばれる一種の接合構造の半導体層で構成される。ダイオード集合体４０の半導体層４３の具体例としては、特に限定は無い。微結晶シリコン系セル、アモルファスシリコンゲルマニウム系セル、ＣＩＧＳ系セル等が挙げられる。半導体層４３は、プラズマＣＶＤ法等、従来公知の方法で、ｐ層、ｉ層、ｎ層をそれぞれ製膜して形成できる。
【００４５】
本発明において、ダイオード集合体４０の第一電極層４２、第二電極層４４、第三電極層４６は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ａｌ、Ａｌ合金などの導電性金属や、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの導電性酸化物で形成される。そして、第一電極層４２及び第二電極層４４のうち、半導体層４３のｎ層側に配置される電極層が、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの導電性酸化物で形成され、半導体層４３のｐ層側に配置される電極層が、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ａｌ、Ａｌ合金などの導電性金属で形成される。
【００４６】
すなわち、半導体層４３が、ｐｉｎ接合構造又はｐｎ接合構造の半導体層で構成される場合においては、第一電極層４２が上記した導電性金属で形成され、第二電極層４４が上記した導電性酸化物で形成される。また、半導体層４３が、ｎｉｐ接合構造又はｎｐ接合構造の半導体層で構成される場合においては、第一電極層４２が上記した導電性酸化物で形成され、第二電極層４４が上記した導電性金属で形成される。この実施形態では、半導体層４３が、ｐｉｎ接合構造の半導体層で構成され、第一電極層４２が上記した導電性金属で形成され、第二電極層４４が上記した導電性酸化物で形成されている。
【００４７】
各電極層の形成方法は特に限定は無い、各種電極材料を、蒸着法、スパッタ法、鍍金など当該技術において知られている任意の製膜方法で製膜して形成できる。
【００４８】
ダイオード単位セル４００は、太陽電池単位セル２００に対して、電気的に逆並列接続しているので、ダイオード単位セル４００が取り付けられた太陽電池単位セル２００が発電している間は、ダイオード単位セル４００には電流が流れない。すなわち、太陽電池単位セル２００は、発電時においては、裏面電極層２２側から透明電極層２４側に向かって電界が生じており、ダイオード単位セル４００は、第二電極層４４側から第一電極層４２側に向かって電界が生じている。
【００４９】
一方、図７に示すように、特定の太陽電池単位セル２１２が、例えば日影に入って発電しなくなった時は、該太陽電池単位セル２１２と電気的に逆並列接続するダイオード単位セル４１２は、第一電極層４２側から第二電極層４４側に向かって電界が生じる。このため、隣接する太陽電池単位セル２１１の第三電極層２６から電子が、導電性粘着テープ７０を通って、対応するダイオード単位セル４１２の第三電極層４６へと移動する。対応するダイオード単位セル４１２の第三電極層４６に移動した電子は、第二貫通孔４９を通って第一電極層４２へと移動する。第一電極層４２に移動した電子は、半導体層４３を通って第二電極層４４へと移動し、第一貫通孔４７へと移動する。そして、第一貫通孔４７を通って、隣接するダイオード単位セル４１３の第三電極層４６へと移動し、導電性粘着テープ７０を通って、反対側に隣接する太陽電池単位セル２１３の第三電極層２６へと電子が移動する。
【００５０】
このように、太陽電池モジュールの一部が日影に入るなどして、一部の太陽電池単位セルへの太陽光が遮光されたとしても、発電していない太陽電池単位セルを迂回して、次の太陽電池単位セルに電流が流れるので、安定した太陽電池特性を得ることができる。
【００５１】
また、この実施形態では、ダイオード単位セルの半導体層４３が、ｐｉｎ接合構造の半導体層で構成され、第一電極層４２が上記した導電性金属で形成され、第二電極層４４が上記した導電性酸化物で形成されているので、ダイオード単位セルに電流が流れていない時は、ダイオード単位セルには、第二電極層４４側から、第一電極層４２側に向かって電界が生じる（図７の破線矢印の方向）。第二電極層４４は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの導電性酸化物で形成されるので、導電性酸化物は、Ｓｉとの相互拡散が低いため、リークパスが生じ難く、リーク電流をより低減できる。このため、ダイオード集合体のバイパスダイオードとしての機能が経時劣化し難く、長期にわたって安定した太陽電池特性を得ることができる。
【００５２】
また、この実施形態では、ダイオード集合体４０が太陽電池セル集合体２０の非受光面側に配設されているので、発電性能を損なうことなく、一部の太陽電池単位セルへの太陽光が遮光されても、安定した太陽電池特性を得ることができる。また、ダイオード集合体４０として、フィルム状のもの、すなわち基板４１として可撓性フィルム基板を用いた場合においては、ダイオード集合体４０が薄膜で、かつ、柔軟性を有しているので、太陽電池モジュール全体の厚み、重量がそれほど増大することがない。更には、太陽電池セル集合体２０が柔軟性を有する場合であっても、その柔軟性を損なうことがない。
【００５３】
そして、このダイオード集合体４０は、基板４１上に、複数のダイオード単位セル４００が、該ダイオード単位セル４００が取り付けられる太陽電池単位セル２００の配列と整合する配列で形成されているので、位置合わせが容易で、目的の太陽電池単位セル２００に対してダイオード単位セル４００を確実かつ作業性よく取り付けることができる。
【００５４】
なお、この実施形態では、ダイオード集合体４０が、太陽電池セル集合体２０に導電性粘着テープ７０で貼り付けられて、ダイオード単位セル４００と太陽電池単位セル２００とが電気的に接続しているが、ダイオード単位セル４００と太陽電池単位セル２００とを電気的に接続する手段としては、導電性粘着テープに限らず、導電性ペースト、はんだ付け等従来公知の方法を用いて接続してもよい。なかでも、導電性粘着テープは、作業性が良好で、加熱プロセスではないため、熱による太陽電池へのダメージ等が無いことから特に好ましい。また、絶縁層６０の一部に穴開けて、ダイオード単位セル４００と太陽電池単位セル２００とを電気的に接続してもよい。この場合、絶縁層の無い部分で太陽電池セル集合体２０の第三電極層２６とダイオード集合体４０の第二電極層４４が電気的に導通することになり、必ずしも導電性テープを貼り付ける必要が無くなるので、材料費の低減や作業工程の短縮に寄与することができる。また太陽電池セル集合体２０とダイオード集合体４０との間の絶縁層６０をなくし、太陽電池セル集合体２０の第三電極層２６とダイオード集合体４０の第二電極層４４を直接接触させることにより、モジュール全体の薄膜化、軽量化に寄与すると共に、必ずしも導電性粘着テープを貼り付ける必要が無くなり、材料費の低減や作業工程の短縮に寄与することができる。
【００５５】
また、この実施形態では、太陽電池セル集合体２０及びダイオード集合体４０は、いずれもＳＣＡＦ構造をなすものを用いたが、いずれか一方のみがＳＣＡＦ構造をなすものを用いてもよく、いずれもＳＣＡＦ構造以外のものを用いてもよい。太陽電池セル集合体２０とダイオード集合体４０の両者を同じ構造、例えば両者を同じＳＣＡＦ構造とした場合、太陽電池セル集合体２０とダイオード集合体４０とを、同一の製造工程で製造することが可能となり、製造装置の有効利用が可能となる。
【００５６】
ＳＣＡＦ構造以外の太陽電池セル集合体としては、例えば、基板の受光面側に太陽電池セルが複数形成され、個々の太陽電池セルが結線されて直列接続してなるもの、導電性基板上に、光電変換層、透明電極層等が形成され、更に、透明電極層上の一部に集電電極が所定間隔で複数設けられてなる構造、また基板自体が光電変換層の一部になっており、受光面の反対側に電極層が形成されている構造体が複数直列に接続されている構造等が挙げられる。また、ＳＣＡＦ構造以外のダイオード集合体としては、例えば、基板の一面上にバイパスダイオードが複数形成され、個々のダイオードが結線されて直列接続してなるもの等が挙げられる。
【００５７】
また、この実施形態では、ダイオード集合体４０の第二電極層４４を太陽電池セル集合体に向けて、ダイオード集合体４０を太陽電池セル集合体２０の非受光面側２０ｂに配設したが、ダイオード集合体４０の第三電極層４６を太陽電池セル集合体に向けて、太陽電池セル集合体２０の非受光面側２０ｂに配設してもよい。すなわち、ダイオード集合体４０の第三電極層４６と、太陽電池セル集合体２０の第三電極層２６とを接合して、両者を電気的に接続してもよい。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例及び比較例を用いて、本発明の効果を説明する。
【００５９】
（実施例）
（太陽電池セル集合の製造）
第二貫通孔２９が開けられたポリイミドフィルムの受光面側に、裏面電極層２２としてＡｇを２００ｎｍ製膜し、非受光面側に背面電極層２６としてＡｇを３００ｎｍ製膜した。次に、ポリイミドフィルム、裏面電極層２２及び背面電極層２６を貫通する第一貫通孔２７を形成した。次に、ポリイミドフィルムの受光面側の全面に、プラズマＣＶＤ法にて、厚さ２０ｎｍのアモルファスシリコン膜（リン濃度５ａｔ％）からなるｎ層、厚さ５００ｎｍのアモルファスシリコン膜からなるｉ層、厚さ１５ｎｍのアモルファスシリコン膜（ホウ素濃度２ａｔ％）からなるｐ層を順次製膜し、ｎｉｐ接合構造の半導体層からなる光電変換層２３を形成した。ｎｉｐ接合構造は、特に一層である必要は無く、タンデムやトリプルなどの様々な構成に適用できる。そして、光電変換層２３の両端部にマスクをかぶせ、光電変換層２３上に、透明電極層２４としてＩＴＯを７０ｎｍ製膜した。次に、背面電極層２６上に、Ｎｉを１００ｎｍ製膜した。そして、光電変換部２５、背面電極層２６を、所定の形状に分断して、図３に示すＳＣＡＦ構造の太陽電池セル集合体を製造した。
【００６０】
（ダイオード集合体の製造）
第二貫通孔４９が開けられたポリイミドフィルムの一方の面に、第一電極層４２としてＡｇを２００ｎｍ製膜し、他方の面に第三電極層４６としてＡｇを３００ｎｍ製膜した。
次に、ポリイミドフィルム、第一電極層４２及び第三電極層４６を貫通する第一貫通孔４７を形成した。次に、ポリイミドフィルムの第一電極層４２側の全面に、プラズマＣＶＤ法にて、厚さ１５ｎｍのアモルファスシリコン膜（ホウ素濃度２ａｔ％）からなるｐ層、厚さ５００ｎｍのアモルファスシリコン膜からなるｉ層、厚さ２０ｎｍのアモルファスシリコン膜（リン濃度５ａｔ％）からなるｎ層を順次製膜し、ｐｉｎ接合構造の半導体層４３を形成した。そして、半導体層４３の両端部にマスクをかぶせ、半導体層４３上に、第二電極層２４としてＩＴＯを７０ｎｍ製膜した。次に、第三電極層４６上に、Ｎｉを１００ｎｍ製膜した。そして、ダイオード部４５、第三電極層４６を、所定の形状に分断して、図３に示すＳＣＡＦ構造のダイオード集合体を製造した。
【００６１】
（太陽電池モジュールの製造）
上記太陽電池集合体２０の非受光面側に、絶縁層６０を介してダイオード集合体４０を配設した。そして、太陽電池集合体２０の第三電極層２６と、ダイオード集合体の第三電極層４６とを、導電性粘着テープ７０で接続し、周囲を封止樹脂で付しして、図１に示す太陽電池モジュールを製造した。
得られた太陽電池モジュールを一定の温度、湿度に保つと同時に３Ｖの電圧印加したあと、室温（温度２５℃、湿度３０%）下でダイオード集合体に２Ｖの電圧を印加してリーク電流を測定したところ、３２０時間経過後のリーク電流は、室温状態（温度２５℃、湿度３０％）に保っていたサンプルは平均で０．４ｍＡ（ｎ＝３）で、高温高湿状態（温度８５℃、湿度９５％）に保っていたサンプルは平均で０．９ｍＡ（ｎ＝４）であった。リーク電流の経時変化を図８に記す。
【００６２】
（比較例）
実施例において、ダイオード集合体４０の半導体層として、ｐｉｎ接合構造の半導体層の代わりに、プラズマＣＶＤ法にて、厚さ２０ｎｍのアモルファスシリコン膜（リン濃度５ａｔ％）からなるｎ層、厚さ５００ｎｍのアモルファスシリコン膜からなるｉ層、厚さ１５ｎｍのアモルファスシリコン膜（ホウ素濃度２ａｔ％）からなるｐ層を順次製膜して、ｎｉｐ接合構造の半導体層４３を形成した以外は、実施例と同様にしてダイオード集合体を製造した。そして、実施例と同じ太陽電池セル集合体を用い、実施例と同様にして太陽電池モジュールを製造した。
得られた太陽電池モジュールを一定の温度、湿度に保つと同時に３Ｖの電圧印加したあと、室温（温度２５℃、湿度３０％）下でダイオード集合体に２Ｖの電圧を印加してリーク電流を測定したところ、リーク電流は、室温状態（温度２５℃、湿度３０％）に保っていたサンプルは平均で２３０時間で５０ｍＡ（ｎ＝４）で、高温高湿状態（温度８５℃、湿度９５％）に保っていたサンプルは２０時間で２４０ｍＡ（ｎ＝４）であった。リーク電流の経時変化を図９に記す。
【符号の説明】
【００６３】
１０：太陽電池モジュール
２０：太陽電池セル集合体
２００、２０１、２０２、２１１、２１２、２１３：太陽電池単位セル
２１：基板
２２：裏面電極層
２３：光電変換層
２４：透明電極層
２５：光電変換部
２６：背面電極層
２７：第一貫通孔
２８：導体層
２９：第二貫通孔
３０：導体層
４０：ダイオード集合体
４００、４０１、４０２、４１１、４１２、４１３：ダイオード単位セル
４１：基板
４２：第一電極層
４３：半導体層
４４：第二電極層
４５：ダイオード部
４５ａ：接続部
４６：第三電極層
４７：第一貫通孔
４８：導体層
４９：第二貫通孔
５０：導体層
６０：絶縁層
７０：導電性粘着テープ
８０：封止材
【図１】
2013191588.tif 000003
【図２】
2013191588.tif 000004
【図３】
2013191588.tif 000005
【図４】
2013191588.tif 000006
【図５】
2013191588.tif 000007
【図６】
2013191588.tif 000008
【図７】
2013191588.tif 000009
【図８】
2013191588.tif 000010
【図９】
2013191588.tif 000011