(57)【要約】【課題】光が透過しない、あるいは透過しにくい不透光性の基板を用いた場合であっても、部分的に光を透過させ、裏面側の採光と、受光による発電を両立させることのできる太陽電池モジュール、及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】不透光性の基板１１上に薄膜太陽電池素子１２を積層した光透過型薄膜太陽電池モジュール１は、基板１１及び薄膜太陽電池素子１２を貫き、光を透過させる貫通孔１ａが複数形成されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不透光性の基板上に薄膜太陽電池素子を積層した太陽電池モジュールであって、
上記基板及び上記薄膜太陽電池素子を貫き、光を透過させる貫通孔が複数形成されている、
ことを特徴とする光透過型薄膜太陽電池モジュール。
【請求項２】
上記薄膜太陽電池素子には、上記薄膜太陽電池素子を複数のセルに分割する分割溝が形成されており、
上記貫通孔は、上記分割溝を避けて形成されている、
請求項１記載の光透過型薄膜太陽電池モジュール。
【請求項３】
上記分割溝は複数、互いに平行に形成されており、
上記分割溝を挟んで隣り合うセルに形成されている貫通孔は、上記分割溝に対して直角な直線上に形成されている、
請求項２記載の光透過型薄膜太陽電池モジュール。
【請求項４】
上記貫通孔は、断面円形状である、
請求項１乃至３いずれかの項に記載の光透過型薄膜太陽電池モジュール。
【請求項５】
不透光性の基板上に薄膜太陽電池素子を積層した太陽電池モジュールであって、上記基板及び上記薄膜太陽電池素子を貫き、光を透過させる貫通孔が形成された太陽電池モジュールの製造方法であって、
上記貫通孔となる孔が予め形成された基板上に、上記薄膜太陽電池素子を製膜する工程、を有する、
ことを特徴とする光透過型薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
不透光性の基板上に薄膜太陽電池素子を積層した太陽電池モジュールであって、上記基板及び上記薄膜太陽電池素子を貫き、光を透過させる貫通孔が形成された太陽電池モジュールの製造方法であって、
上記基板上に上記薄膜太陽電池素子を製膜する工程と、
上記薄膜太陽電池素子が製膜された基板に、上記貫通孔を形成する工程と、を有する、
ことを特徴とする光透過型薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
上記貫通孔は、パンチングによって形成される、
請求項６記載の光透過型薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
上記貫通孔は、レーザーによって形成される、
請求項６記載の光透過型薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した光の一部を透過させることのできる太陽電池モジュール、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建物の壁面や屋根自体を構成しつつ、採光と発電を両立させた、いわゆるシースルー型の太陽電池モジュールが提供されている。
【０００３】
シースルー型の太陽電池モジュールは、発電素子による発電領域と、透明なガラス等によって光を透過させる領域を併せ持っており、太陽光による発電機能を保持したまま、意匠性や遮光性などのニーズにも応えることができる。
【０００４】
このような太陽電池モジュールの例として、特許文献１では、ブラインド調のシースルー構造を有する薄膜太陽電池モジュールであって、透光性基板上に積層させた複数のセルの一部を研磨除去することにより、透光性基板を部分的に露出させ、当該部分において光を透過させたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９９６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１記載の太陽電池モジュールによれば、部分的に光を透過させることができるので、発電と採光を両立させることができる。
しかしながら、上記特許文献１記載の技術では、セルを除去した部分から光を透過させるため、基板は光を透過させることができる透明なものでなければならないという制約がある。
【０００７】
これに対し、太陽電池モジュールの基板として、ガラス等の透明な基板を必ずしも選択できない、あるいは好適でない場合がある。例えば、フレキシブルな太陽電池モジュールでは光を透過させない不透明な可撓性樹脂基板などが好適であったりするし、コストの面から基板を選択した場合に、それが必ずしも光を透過させることのできるものではないこともある。
【０００８】
そこで本発明は、光が透過しない、あるいは透過しにくい不透光性の基板を用いた場合であっても、部分的に光を透過させ、裏面側の採光と、受光による発電を両立させることのできる太陽電池モジュール、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係る光透過型薄膜太陽電池モジュールは、不透光性の基板上に薄膜太陽電池素子を積層した太陽電池モジュールであって、上記基板及び上記薄膜太陽電池素子を貫き、光を透過させる貫通孔が複数形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、上記薄膜太陽電池素子には、上記薄膜太陽電池素子を複数のセルに分割する分割溝が形成されており、上記貫通孔は、上記分割溝を避けて形成されているものとしてもよい。
【００１１】
また、上記分割溝は複数、互いに平行に形成されており、上記分割溝を挟んで隣り合うセルに形成されている貫通孔は、上記分割溝に対して直角な直線上に形成されているものとしてもよい。
【００１２】
また、上記貫通孔は、断面円形状であるものとしてもよい。
【００１３】
また、本発明の別の観点に係る光透過型薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、不透光性の基板上に薄膜太陽電池素子を積層した太陽電池モジュールであって、上記基板及び上記薄膜太陽電池素子を貫き、光を透過させる貫通孔が形成された太陽電池モジュールの製造方法であって、上記貫通孔となる孔が予め形成された基板上に、上記薄膜太陽電池素子を製膜する工程、を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のさらに別の観点に係る光透過型薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、不透光性の基板上に薄膜太陽電池素子を積層した太陽電池モジュールであって、上記基板及び上記薄膜太陽電池素子を貫き、光を透過させる貫通孔が形成された太陽電池モジュールの製造方法であって、上記基板上に上記薄膜太陽電池素子を製膜する工程と、上記薄膜太陽電池素子が製膜された基板に、上記貫通孔を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、上記貫通孔は、パンチングによって形成されるものとしてもよい。
【００１６】
また、上記貫通孔は、レーザーによって形成されるものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、光が透過しない、あるいは透過しにくい不透光性の基板を用いつつ、部分的に光を透過させ、裏面側の採光と、受光による発電を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る光透過型薄膜太陽電池モジュールを示す平面図である。
【図２】本実施形態に係る光透過型薄膜太陽モジュールにおける薄膜太陽電池素子の積層構造を示す模式図であって、（ａ）Ａ−Ａ断面における積層構造、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面における積層構造を示す。
【図３】本発明の別の実施形態に係る光透過型薄膜太陽電池モジュールを示す平面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態に係る光透過型薄膜太陽電池モジュールを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態に係る光透過型薄膜太陽電池モジュールについて、図を参照して説明する。
図１に示されるように、本発明の実施形態に係る光透過型薄膜太陽電池モジュール１は化合物系薄膜太陽電池であって、受光面から裏面側に光を透過させるための貫通孔１ａが複数形成されている。
【００２０】
この光透過型薄膜太陽電池１は、図２（ａ）に示されるように、基板１１上に、受光によって発電する薄膜太陽電池素子１２を積層してなる。
また、この薄膜太陽電池素子１２は、金属裏面電極層１２１、光吸収層１２２、高抵抗バッファ層１２３、窓層１２４を順次積層して構成されている。
【００２１】
基板１１には、光が透過しない、あるいは透過しにくい不透光性の材料が用いられている。このような基板１１は例えば、色味のついた樹脂（例えば、ポリイミド）やガラス、ステンレス等の金属材料である。
【００２２】
金属裏面電極層１２１は、モリブデン（Mo）からなる薄膜であって、DCスパッタ法などによって基板１１上に製膜されている。
【００２３】
光吸収層１２２は例えば、ｐ型の導電性を有するI−III−VI２族カルコパイライト構造の薄膜であり、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）２等の多元化合物半導体薄膜により構成される。この光吸収層１２２は、セレン化／硫化法や多元同時蒸着法などにより、金属裏面電極層１２１上に製膜されている。
【００２４】
高抵抗バッファ層１２３は、光吸収層１２２と後述する窓層１２４との界面に形成される透明で高抵抗の層であり、溶液成長法（ＣＢＤ）や有機金属化学的気相成長（MOCVD）法や真空蒸着法などによって、Ｚｎ（Ｏ，Ｓ，ＯＨ）やＺｎＳ等の亜鉛混晶化合物等の薄膜により構成されている。
【００２５】
窓層１２４は、ｎ型透明導電膜により構成され、MOCVD法やスパッタ法により、高抵抗バッファ層１２３上に製膜されている。
【００２６】
上記のとおり基板１１上に積層される金属裏面電極層１２１、光吸収層１２２、高抵抗バッファ層１２３、窓層１２４からなる薄膜太陽電池素子１２には、その作製過程においてパターニングによる分割溝Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が形成されている。
【００２７】
分割溝Ｐ１は、金属裏面電極層１２１を製膜した後のパターニングによって形成される溝であり、レーザースクライビングによって形成されている。分割溝Ｐ２は、光吸収層１２２及び高抵抗バッファ層１２３の製膜後に行なわれるパターニングによって形成される溝であり、金属針によるメカニカルスクライビングによって形成されている。分割溝Ｐ３は、窓層１２４製膜後に行なわれるパターニングによって形成される溝であり、金属針によるメカニカルスクライビングによって形成されている。
【００２８】
また、それぞれ複数形成されている分割溝Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３はいずれも、基板１１の一端側から向かい合う他端側にかけて一直線に、且つ互いに対して平行に形成されている。
【００２９】
これらの分割溝Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が形成されることにより、一対の分割溝Ｐ１の間に、発電の最小単位となるセル１０が複数形成され、各セル１０が直列接続をなした集積型モジュールが構成される。
【００３０】
貫通孔１ａは、図２（ｂ）に示されるように、基板１１及び薄膜太陽電池素子１２を貫通した孔であり、受光面に射し込む光は、貫通孔１ａを介して裏面側へ透過する。
この貫通孔１ａは、断面四角形状からなり、複数形成されている。
また、複数の貫通孔１ａはいずれも、分割溝Ｐ１を避けて、互いに平行な複数の分割溝Ｐ１同士の間や、分割溝Ｐ１と光透過型薄膜太陽電池モジュール１の縁辺の間に形成されている。これにより、基板１１の一端から他端にかけて形成された分割溝Ｐ１は分断されることがなく、分割溝Ｐ１を分断することによるシャント抵抗の増加を抑制できる。その結果、光透過型薄膜太陽電池モジュール１全体としての発電効率の低下を抑えることができる。
【００３１】
この貫通孔１ａは例えば、薄膜太陽電池素子１２の製膜及び分割溝Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の形成を行った後、分割溝Ｐ１を避けた所定の位置に、パンチングやレーザーによって形成することができ、これにより光透過型薄膜太陽電池モジュール１が作製される。
【００３２】
また、別の例によれば、予め所定の位置に貫通孔１ａとなる孔を形成しておいた基板１１を用意し、この基板１１上に薄膜太陽電池素子１２を製膜する。この際、予め形成しておいた孔を避けて分割溝Ｐ１を形成することで、当該孔が貫通孔１ａとして構成され、光透過型薄膜太陽電池モジュール１が作製される。
【００３３】
以上の光透過型薄膜太陽電池モジュール１によれば、不透光性の基板１１を用いながらも、貫通孔１ａによって部分的に光を透過させ、裏面側の採光と、受光による発電を両立させることができる。
また、分割溝Ｐ１を跨ぐことなく貫通孔１ａが形成されているため、シャント抵抗の増加に伴う太陽電池特性の低下を抑えることができる。
【００３４】
本発明の別の実施形態に係る光透過型薄膜太陽電池モジュール２を図３に示す。
光透過型薄膜太陽電池モジュール２は、光透過型薄膜太陽電池モジュール１と同様に、分割溝Ｐ１を避けて貫通孔２ａが複数形成されているが、この貫通孔２ａは、貫通方向に対して断面円形状に構成されている。
このように貫通孔２ａが断面円形状に構成されていることにより、貫通方向に対して断面四角形状に構成されている場合に比して、孔を形成する縁部分全体の長さを短くすることができる。孔を形成する縁部分近傍は、発電に寄与しない不活性な領域となりやすいため、孔を形成する縁部分の長さを短くすることができる分、全体としての発電効率をより高く維持することができる。
【００３５】
本発明のさらに別の実施形態に係る光透過型薄膜太陽電池モジュール３を図４に示す。
光透過型薄膜太陽電池モジュール３は、光透過型薄膜太陽電池モジュール２と同様に、分割溝Ｐ１を避けて、断面円形状の貫通孔３ａが複数形成されているが、隣り合うセル１０に形成されている貫通孔３ａは、分割溝Ｐ１に対して直角な直線上に一列に形成されている。
これにより、貫通孔３ａが不規則な位置に形成されたり、隣り合うセル１０において、分割溝Ｐ１と直角な直線上に一列になっていない場合に対して、各セル１０を移動する電子の直進を妨げることがない。その結果、電子の移動距離が短く、余計な抵抗成分の増大を防いで、発電効率の低下を抑制することができる。
【００３６】
本発明の実施形態として、光吸収層にI−III−VI２族カルコパイライト構造の薄膜を用いたＣＩＳ系薄膜太陽電池を例にとって説明したが、本発明はこれに限るものではなく、光吸収層にＣｄＴｅ等のＣＩＳ系以外の化合物半導体を用いた太陽電池であってもよく、また、微結晶シリコンやアモルファスシリコンを用いた薄膜シリコン太陽電池にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１            光透過型薄膜太陽電池モジュール
１ａ          貫通孔
１０          セル
１１          基板
１２          薄膜太陽電池素子
１２１        金属裏面電極層
１２２        光吸収層
１２３        高抵抗バッファ層
１２４        窓層
Ｐ１〜Ｐ３    分割溝
２            光透過型薄膜太陽電池モジュール
２ａ          貫通孔
３            光透過型薄膜太陽電池モジュール
３ａ          貫通孔
【図１】
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【図２】
2013098287.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013098287.tif 000006