(57)【要約】【課題】低コストでかつ基板ダメージが低く、長期信頼性を獲得することの可能な太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】基板９に、第１の電極としての透明導電膜６と、半導体膜７と、第２の電極としての金属電極膜８が順次積層された太陽電池１Ｂと、太陽電池１Ｂを被覆する封止部材としてのバックシート１０を有している。この太陽電池１Ｂの外周に形成された絶縁線４が形成されており、この絶縁線４と基板９の外縁９ｅとの間に、第１の電極、半導体膜、第２の電極のいずれかが除去された複数の除去領域３の集合体からなる外周除去部２を有することで、接着剤中のフィラー剤５と基板９との接着性を向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、
第１の電極と、半導体膜と、第２の電極とが順次積層された太陽電池と、
前記太陽電池の外周に形成された絶縁線と、
前記絶縁線と前記基板の外縁との間に形成され、前記第１の電極、前記半導体膜、前記第２の電極のいずれかが除去された複数の除去領域の集合体からなる外周除去部と、
前記太陽電池及び前記外周除去部を封止する封止部材とを有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記外周除去部は前記太陽電池を取り囲む帯状であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記外周除去部は、前記第１の電極、前記半導体膜、前記第２の電極のいずれかが除去された複数の除去領域が縦横に配列された小パターンの集合体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記封止部材は封止用シートと接着剤で構成され、前記接着剤が前記除去領域に入り込むことによって前記基板を封止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記外周除去部は、前記第１の電極、前記半導体膜、および前記第２の電極の少なくとも一層が２０〜８０％の面積において除去されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記第１の電極、前記半導体膜、前記第２の電極の総膜厚に対して除去する領域の最小幅が５〜１００倍であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記外周除去部において、前記除去領域間に位置する領域が、面方向において前記基板の外周縁に垂直な線上を貫通しないように、前記除去領域が配列されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記除去領域は、前記第１の電極、前記半導体膜、前記第２の電極のすべてが除去された領域であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記除去領域の配置が、並進対称性、回転対称性、鏡像対称性のいずれかひとつ、もしくはいずれかの組合せを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
基板に、第１の電極と、半導体膜と、第２の電極とを順次積層し太陽電池を形成する工程と、前記太陽電池を被覆する封止部材を装着する封止工程とを有する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池を形成する工程が、前記太陽電池の外周に絶縁線を形成するとともに、前記絶縁線と前記基板の外縁との間に形成され、前記第１の電極、前記半導体膜、前記第２の電極のいずれかが除去された複数の除去領域の集合体からなる外周除去部を形成する工程を含む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１１】
前記外周除去部を形成する工程は、前記第１の電極と、前記半導体膜と、前記第２の電極の少なくとも一層を、レーザー加工によって除去する工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記太陽電池を形成する工程は、前記第１の電極と、前記半導体膜と、前記第２の電極の少なくとも一層を、レーザー加工によってパターニングする工程を含み、
前記外周除去部を形成する工程は、前記パターニングする工程と、同時に実行されることを特徴とする請求項１１に記載の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、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽光発電は、化石燃料による火力発電の代替エネルギーとして期待されており、太陽光発電システムの生産量は年々増加している。このために、シリコン基板を原材料に用いるバルク型太陽電池ではシリコンウエハが不足するという事態が発生し、シリコン基板の価格高騰により製造コストの増大が懸念されている。このため、ガラス基板上に成膜されたシリコン薄膜を光電変換層すなわち発電層として用いた薄膜シリコン太陽電池が注目されている。
【０００３】
薄膜シリコン太陽電池の一例として、アモルファスシリコンを発電層に用いたアモルファスシリコン太陽電池モジュールがある。このような太陽電池モジュールにおいて、ガラス基板上には、表面に凹凸形状を有する第１の電極としての透明導電膜が形成され、この上に、ｐ型アモルファスシリコン膜、発電層であるｉ型アモルファスシリコン膜、およびｎ型アモルファスシリコン膜から成るアモルファスシリコンセル（太陽電池セル）が形成される。アモルファスシリコンセルの上には、第２の電極としての金属電極膜が形成されている。
【０００４】
通常、このような透明導電膜、アモルファスシリコン膜などの半導体薄膜は、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）法、物理気相蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＶＤ）法などによって形成される。この場合、透明導電膜、半導体薄膜などの機能膜はガラス基板端面から裏面にかけて覆うように形成されてしまう場合がある。したがって、太陽電池を形成したガラス基板にそのままフレームを取り付けたときに、光照射によって高電圧を発生する活性領域とフレームとが導通してしまい、絶縁耐性を著しく劣化させる要因となっていた。
【０００５】
このような問題を回避するために、上記膜のパターニングに用いるレーザー光を用いて、基板中央部の活性領域とフレームに電気的に接触する可能性のある周辺部とを電気的に分離する手法が提案されている。しかしながら、この方法で作成した太陽電池モジュールは、作製直後は優れた絶縁耐性を示すものの、高温高湿環境に置くと著しく特性が低下した。そのため、製造歩留りなどの信頼性が低く、生産性も低いため、工業的にこの技術を用いるのは困難であった。
【０００６】
この劣化の主原因はガラス基板に形成された、半導体薄膜、金属電極膜などの薄膜と封止樹脂、特に封止樹脂中に含まれるフィラー剤との接着性が弱いことに起因する水分の侵入と考えられている。
そこで、例えば特許文献１では、太陽電池セルを囲む絶縁線の外側で、周囲のガラス基板周端部の主面周縁から０．５ｍｍ以上にわたって周端部全域において、透明電極層、半導体薄膜、金属電極膜を機械的に除去することで基板と封止樹脂との接着性を向上させる方法が提案されている。このような太陽電池セルでは、ガラス基板である基板上には、第１の電極としての透明導電膜が形成され、この上に、ｐ型アモルファスシリコン膜、発電層であるｉ型アモルファスシリコン膜およびｎ型アモルファスシリコン膜から成るアモルファスシリコンセルが形成される。アモルファスシリコンセルの上には、第２の透明導電膜および金属電極膜が形成されている。この方法によれば、水分の侵入を抑制することで高い絶縁性と長期信頼性を獲得することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３２４３２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、通常、基板と封止樹脂などの封止部材との接着性を高め、封止部材との密着性を向上させるために外周部の全周に渡って半導体膜および金属電極膜が除去されている。しかしながら、長期の使用に際しては、依然として水分の侵入を免れ得ないという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、基板と、封止部材との密着性を向上し、長期信頼性を獲得することの可能な太陽電池モジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールは、基板上に、第１の電極と、半導体膜と、第２の電極とが順次積層された太陽電池と、前記太陽電池の外周に形成された絶縁線と、前記絶縁線と前記基板の外縁との間に形成され、前記第１の電極、前記半導体膜、前記第２の電極のいずれかが除去された複数の除去領域の集合体からなる外周除去部と、前記太陽電池及び前記外周除去部を封止する封止部材とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の除去領域の集合体として除去することで、外周除去部を形成し、封止部材と基板および太陽電池表面との接触面積が増大することになり、アンカー効果により接着性が向上する。例えば封止部材が封止シートと接着剤とで構成される場合には、接着剤と基板および太陽電池表面との接触面積が増大することになる。このため、アンカー効果により接着剤、特に接着剤中のフィラー材との良好な接着性を保持でき、水分などの侵入による特性劣化を抑制できるという効果を奏する。また、外周部の膜を全周に渡って除去しなくてもよいため、除去面積が少なくてすむことから低コスト化が可能となる。また、レーザー描画のパワーや時間など除去に要する総パワーが少なくてすむため、ダメージの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態１を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は同太陽電池モジュールの外縁部分の拡大図、（ｃ）は（ａ）および（ｂ）のＡ−Ｂ断面図である。
【図２】図２は、同太陽電池モジュールの太陽電池セルの要部断面図である。
【図３】図３は、太陽電池モジュールの製造工程を示す図であり、（ａ）乃至（ｅ）は各工程を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態２を示す要部断面図である。
【図５】図５は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態３を示す図であり、（ａ）は外周除去部のパターン配置を示す平面説明図であり、（ｂ）は配置を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態４を示す図であり、（ａ）は外周除去部のパターン配置を示す平面説明図であり、（ｂ）は配置を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態５を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態６を示す要部断面図である。
【図９】図９は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態６の周縁部の変形例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールおよびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す図面においては、理解を容易にするため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１４】
実施の形態１
図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態１を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は同太陽電池モジュールの外縁部分の拡大図、（ｃ）は（ａ）および（ｂ）のＡ−Ｂ断面図である。図２は、同太陽電池モジュールの太陽電池セルの要部断面図である。なお、図１（ａ）および（ｂ）は、平面図であるが、透明導電膜６、半導体膜７、金属電極膜８などの機能膜の形成された領域をわかりやすくするために、封止部材としての封止用シート（バックシート１０）及び接着剤を省略して示す。
【００１５】
図１に本発明における実施の形態１による太陽電池モジュール１を示す。本実施の形態１の太陽電池モジュール１は、ガラス基板からなる基板９に、第１の電極としての透明導電膜６と、半導体膜７と、第２の電極としての金属電極膜８とが順次積層された太陽電池１Ｂと、前記太陽電池１Ｂ及び前記外周除去部２を封止する封止部材としての封止用シート及び接着剤とを有する。封止用シートとしてのバックシート１０は、フィラー剤５を含む接着剤によって基板９に接着されている。そして、この太陽電池１Ｂの外周に形成された絶縁線４が形成されており、この絶縁線４と基板９の外縁９ｅとの間に、透明導電膜６と、半導体膜７と、金属電極膜８とのすべてが除去された複数の円形の小パターン状の除去領域３の集合体からなる外周除去部２を有することを特徴とする。この外周除去部２は、積層された透明導電膜６と、半導体膜７と、金属電極膜８とのすべてが、絶縁線４によって太陽電池１Ｂとは電気的に絶縁されている。そしてこの太陽電池モジュール１は、外縁部を図示しないフレームで支持され、第１の電極および第２の電極がそれぞれ、図示しない外部取り出し電極に接続される。なお、この太陽電池モジュール１は、基板９上で１２本の太陽電池１Ｂのセルに分割され、図示しない領域で、各セルが直列接続された構成となっている。また第１の電極としての透明導電膜６、半導体膜７、第２の電極としての金属電極膜８が除去された複数の除去領域が縦横に配列された小パターンの集合体からなる外周除去部２とを有し、封止部材は封止用シートとしてのバックシート１０と接着剤としてのフィラー剤５とで構成され、フィラー剤５が除去領域３に入り込むことによって記基板を密着性よく封止する。
【００１６】
接着剤はフィラー剤５を含み、このフィラー剤５によって太陽電池１Ｂおよび基板９の周縁部にバックシート１０が接着されて封止される。フィラー剤５は、例えば、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）などの樹脂であり、バックシート１０はアルミニウムがラミネートされて透湿性が低減されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどである。接着剤としてはフィラー剤５を含有しているものがアンカー効果の増大という観点からみて望ましいが、含有していなくてもよい。なお、構造によっては金属電極膜８に代えて透明導電膜で構成されたもの、あるいは透明導電膜の一部に集電電極として金属電極膜８を積層したものもある。さらにまた、バックシート１０に代えて、封止部材としてガラス板及び接着剤を用い、ガラス２枚で封止しているものも有効であるが、以下、金属電極膜８、封止用シートとしてのバックシート１０を有するものとして説明を行う。
【００１７】
ここで、外周除去部２は、透明導電膜６、半導体膜７、金属電極膜８のいずれかの層が除去されて、複数の除去領域３の集合体となることにより、凹凸の表面を有して太陽電池１Ｂを取り囲むことになる。したがって、この外周除去部２においては、基板側と、接着剤、特に接着剤中のフィラー剤５との接触面積が増大し、アンカー効果により、接着剤、特にフィラー剤５との良好な接着性を保持することができ、水分などの侵入による特性劣化を防止することができる。この外周除去部２の表面積は、上記いずれかの層を除去しない場合に外周除去部２が有する基板面積よりも１０％以上大きくなるようにするのが望ましい。
この構成により、外周部の半導体膜などの膜を全周にわたって、除去しなくてもアンカー効果により基板側と、接着剤、特にフィラー材との良好な接着性を保持でき、水分などの侵入による特性劣化を抑制できる。
【００１８】
また、前述したように、外周除去部２が、太陽電池１Ｂを取り囲む幅ｗ０＝０．５ｍｍの絶縁線４を具備し、太陽電池１Ｂとは電気的に絶縁されている。この絶縁線４は透明導電膜６、半導体膜７、金属電極膜８のすべてが、基板９の外周に沿ってライン状に除去されることで、太陽電池１Ｂと外周除去部２とを絶縁分離している。
【００１９】
また、外周除去部２は太陽電池１Ｂを取り囲むように帯状をなして形成されている。この構成によれば、接着剤との接着性の高い、外周除去部２が帯状となり、太陽電池（１Ｂ）セルへの水分などの侵入を確実に効率よく遮断することができる。したがって封止部の幅も最小限に抑えることができる。
【００２０】
また、外周除去部２は、前記第１の電極としての透明導電膜６、前記半導体膜７、および前記第２の電極としての金属電極膜８の少なくとも一層が２０〜８０％の面積において除去されている。
この構成によれば、接着剤と、基板側の外周除去部との接触面積が増大することにより、アンカー効果が向上し、良好な接着性を保持することができる。ここで前記第１の電極としての透明導電膜６、半導体膜７、および第２の電極としての金属電極膜８の少なくとも一層が除去された領域の面積が２０％に満たない場合は、接触面積の増大に伴う接着性の十分な向上効果を得ることができない。また第１の電極、半導体膜、および第２の電極の少なくとも一層が除去された領域の面積が８０％を超える場合は、外周除去部２を形成する際に、加工性が十分でなく除去加工のタクトタイムも増大する。また、接触面積の増大に伴う接着性の十分な向上効果を得ることができない。どの程度の面積を除去するかは接着性と除去加工のタクトタイム、とのトレードオフによって決まるが、好ましくは４０〜６０％とするとよい。
【００２１】
また、第１の電極としての透明導電膜６、半導体膜７、第２の電極としての金属電極膜８の総膜厚に対して除去領域３の開口幅の最小幅が１０倍程度となっている。ここで前記第１の電極、前記半導体膜、前記第２の電極の総膜厚に対して除去領域３の最小幅が５倍に満たないと接着剤が十分にこの領域に入り込むことができず、ボイドが形成されるなどの不都合があり、一方１００倍を超えると凹凸のピッチが大きすぎて接触面積の増大に伴う十分な密着性を得ることができないという不都合がある。
【００２２】
また、上記太陽電池モジュールであって、図１（ｂ）に示すように、前記外周除去部２において、小パターン状の除去領域３間に位置する領域が、面方向において基板の外周縁に垂直な線上を貫通しないように、小パターン状の除去領域３が配列されている。したがって基板９の外縁から水が侵入しようとした場合、侵入経路が矢印Ｐで示すようにジグザグ形状をなして長くなり、水分の侵入を抑制することができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、小パターン状の除去領域３は、前記第１の電極、前記半導体膜、前記第２の電極のすべてが除去された領域としている。この構成により、接着剤中のフィラー剤５と基板９との接触面積が増大するとともに、接着剤と基板側の外周除去部２との接触面積も増大する。
【００２４】
なおこの小パターン状の除去領域３は、必ずしも前記第１の電極、前記半導体膜、前記第２の電極のすべてが除去された領域である必要はなく、一部が除去された領域であってもよい。また、この除去領域３は、スポット状の小孔であり、この小孔が規則的に配列されているが、必ずしも小孔に限定されるものではなく、後述するように、ストライプ状であってもよい。ストライプ上の小パターンからなる除去領域３の集合体によって外周除去部２を構成してもよい。
【００２５】
また、この外周除去部２は太陽電池を帯状に全周を取り囲むことが望ましいが、全周の大半を取り囲めばよく、断続的に形成されるなど、複数の帯に分断されていてもよい。ただし、基板のコーナー部に近い領域では、確実に外周除去部２を構成しているのが望ましい。これによりコーナー部でもより接着性を高めることができる。また、外周除去部２の幅ｗ1（残留する膜のうち基板の内周側にある部分と基板の外周側にある部分との最短距離）は０．４ｍｍ以上あることが望ましく、１ｍｍ以上とするとさらによい。０．４ｍｍに満たないと十分な接触面積を得ることができない。なお、この幅は周に沿って一定でなくてもよい。
【００２６】
また典型的なフィラー剤５を含む接着剤の厚みｔ０は０．２〜１ｍｍであり、接着力を向上する効果を十分に得るためには、外周除去部２の幅ｗ１がフィラー剤５を含む接着剤の厚みｔ０より大きくなるように形成することが望ましい。ｗ１＞ｔ０であるとき、十分な接着性を維持することができる。
【００２７】
アンカー効果を高め、接着性を向上させるために、小パターン状の除去領域３の最小の幅ｗｓは基板上に形成される全ての膜を合わせた膜厚の５〜１００倍程度とするのが望ましい。通常、基板９上に形成される膜の総厚ｔｓは２〜５ミクロン程度であるため、小パターン状の除去領域３は幅１０〜５００ミクロン程度のサイズに収めるとよい。例えば光学的手法を用いる場合、レーザーの集光点において除去が行われるため、この場合、除去領域３は１０〜５００ミクロン程度の円形領域となる。このような円形の小孔を部分的に重ねながら連ねることで溝状の形状としてもよい。
【００２８】
除去領域３の形状は各層同じでなくてもよい。例えば金属電極膜８、半導体膜７で異なる直径の円形で膜を除去することも可能である。このように異なるサイズで除去することで、フィラー５と、金属電極膜８、半導体膜７との接着性の差を調整することができ、各層を同一径で除去するよりも段差分だけ接触面積を増大することができ、より高い接着性を得ることができる。
【００２９】
除去領域３の配置は０．０１〜２０ｍｍの間隔での並進対称性、回転対称性、鏡像対称性のいずれかひとつ、もしくはいずれかの組合せを有することが望ましい。接着性のみを見るとランダムに除去領域３を配置することも可能である。
【００３０】
透明導電膜６にはアルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）やガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）などが主に用いられる。一般的には光電変換効率を向上させるために図２に要部拡大断面図を示すように、表面に数ミクロン程度の凹凸をつけた形状をしており、入射光を拡散させる役割も持つ。
【００３１】
半導体膜７は図２に示したように、ｐ型ドープアモルファスシリコン膜７ａ／ｉ型アモルファスシリコン膜７ｂ／ｎ型ドープアモルファスシリコン膜７ｃで構成されるサンドイッチ構造を基本単位とするものである。また、単一のｐ／ｉ／ｎ構造だけでなく、発電に用いる光の波長を変えた複数のｐ／ｉ／ｎ構造を積層して直列に接続し、変換効率を向上させている太陽電池モジュールなどに対しても有効である。アモルファスシリコンだけでなく、微結晶シリコン、アモルファスシリコンゲルマニウム、アモルファスシリコンカーバイド、アモルファスシリコンオキサイドなど、種々の物質が半導体膜７として良く用いられる。
【００３２】
半導体膜７の上にはバンドアライメントなどの目的で適宜透明導電膜６が必要に応じて再度成膜されることもあるがここでは省略する。そして、その半導体膜７または透明導電膜６上に金属電極膜８が成膜される。金属電極膜８は電極としてだけでなく、半導体膜７で吸収できなかった光を反射させ、再度半導体膜７で吸収できるようにする光閉じ込めの役割も持つ。接着剤を構成するフィラー剤５には通常ＥＶＡなどの樹脂が用いられる。
【００３３】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１の外周部は基板９の外縁９ｅから０．５〜１０ｍｍの領域に太陽電池を構成する膜と同一工程で形成された透明導電膜６、半導体膜７、金属電極膜８が形成されている。これらの膜は多数の孔や溝などの複数の小パターン状の除去領域３の集合体で除去されて開口部が形成されて外周除去部２になっている。平面視では、太陽電池は基板の中心側にあり、外周除去部２は太陽電池１Ｂと基板９の外縁９ｅとの間にあって太陽電池１Ｂを取り囲んでいる。
【００３４】
また、外周除去部２の基板の面積（Ｓ）に対する開口部の周の長さの総和（周長＝Ｌ）の比である周長（Ｌ）／面積（Ｓ）が１００／ｃｍより大きくなるように、複雑な構造を有するようにするのも有効である。この値（Ｌ）／（Ｓ）が１００より大きいとき、十分な耐湿性を発揮することになる。
【００３５】
なお透明導電膜６は残しても構わないが、本実施の形態においては、外周除去部２のさらに内周には透明導電膜６も除去した絶縁線４を有する。この絶縁線４により、外周除去部２に残存する導電性の各膜と太陽電池１Ｂとは電気的に絶縁されている。
【００３６】
また、本実施の形態では、太陽電池セルが、基板９上で１２本のセルに分割され、図示しない領域で、各セルが直列接続された構成となっているが、基板９上で格子状に分割されていてもよいし、ひとつのセルで構成され、集電電極のみが格子状に配列された構造をとるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。
この方法では、太陽電池を形成する工程が、太陽電池セルと基板９の外縁９ｅとの間に、第１の電極としての透明導電膜６、半導体膜７、第２の電極としての金属電極膜８のいずれかが除去された小パターン状の除去領域３の集合体からなる外周除去部２を形成する工程を含むことを特徴とする。またこのとき太陽電池セル１Ｂとの絶縁分離のための絶縁線４に相当する領域の機能膜も除去される。
【００３８】
なお、外周除去部２を形成する工程においては、第１の電極としての透明導電膜６と、半導体膜７と、第２の電極としての金属電極膜８の少なくとも一層を、レーザー加工によって除去する工程を含む。また、太陽電池を形成する工程は、第１の電極と、半導体膜と、第２の電極の少なくとも一層を、レーザー加工によってパターニングする工程を含み、外周除去部２を形成する工程は、前記パターニングする工程と、同時に実行される。
【００３９】
図３（ａ）乃至（ｅ）に本実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程における薄膜シリコン太陽電池セル１Ｂ及び外周除去部２の要部断面を示す。
この太陽電池モジュール１の太陽電池（セル）１Ｂは、基板９、透明導電膜６、ｐ型ドープアモルファスシリコン膜７ａ、ｉ型アモルファスシリコン膜７ｂ、ｎ型ドープアモルファスシリコン膜７ｃ、金属電極膜８で形成される。
【００４０】
基板９としてはソーダライムガラスなどの透光性のものが用いられる。良く用いられるのは厚さ１〜４ｍｍであり、サイズは１４００×１１００ｍｍ程度のものを用意する（図３（ａ））。
【００４１】
次いで、この基板９上に、透明導電膜６、半導体膜７、金属電極膜８が順に形成される。膜の形成には通常ＣＶＤ法やＰＶＤ法が用いられる。
図３（ｂ）に示すように、透明導電膜６を成膜した後、レーザー照射により、太陽電池セルを構成する領域をパターニングすると同時に、外周除去部１についてもパターニングする。このとき、小パターン状の複数の除去領域３が帯状をなすように配列される。このとき各除去領域３は円形のスポット状をなすように形成されている。なお絶縁線４を構成する領域２についてもこのときに透明導電膜６を除去しておく。
【００４２】
そしてパターニングされた透明導電膜６上に、半導体膜７を順次成膜する。ここで半導体膜としては、ｐ型ドープアモルファスシリコン膜７ａ、ｉ型アモルファスシリコン膜７ｂ、ｎ型ドープアモルファスシリコン膜７ｃを順次積層する。そしてこの後、レーザー照射により、太陽電池セルを構成する領域の該半導体膜７をパターニングすると同時に、外周除去部についてもパターニングする（図３（ｃ））。
【００４３】
このようにしてパターニングされた半導体膜７上に金属電極膜８を成膜する。そしてこの後、レーザー照射により、太陽電池セル１Ｂを構成する領域の該金属電極膜８をパターニングすると同時に、外周除去部２についてもパターニングする（図３（ｄ））。
【００４４】
そして最後に、フィラー剤５を含む接着剤を塗布する（図３（ｅ））。そしてこのフィラー剤５を含む接着剤を用いて封止部材としてのバックシート１０を貼着し、図１（ｃ）に示したような太陽電池モジュールが完成する。
【００４５】
このようにして、太陽電池セルの形成と同時に作業性よく外周除去部を形成することができ、封止性に優れた太陽電池モジュールを形成することができる。
【００４６】
なお上記方法によれば、外周部の半導体膜を全周にわたって所定幅ですべて除去しなくてもアンカー効果によりフィラー材との良好な接着性を保持でき、水分などの侵入による特性劣化を抑制することが可能となる。
【００４７】
また前記実施の形態では、外周除去部２を形成する工程においては、第１の電極としての透明導電膜６と、半導体膜７と、第２の電極としての金属電極膜８の少なくとも一層を、レーザー加工によって除去している。また、太陽電池を形成する工程は、第１の電極としての透明導電膜６と、半導体膜７と、第２の電極としての金属電極膜８の少なくとも一層を、レーザー加工によってパターニングする工程を含み、外周除去部２を形成する工程は、前記パターニングする工程と、同時に実行されている。
【００４８】
本実施の形態の太陽電池モジュール及びその製造方法では、簡単な装置を使用して、より容易に作業性よく、外周除去部２を形成することができる。
【００４９】
図１（ａ）乃至（ｃ）に示す構造を有する太陽電池モジュール１を実際に作製し、温度８５℃／湿度８５％条件で５００時間の加速劣化試験を行った。外周部全周にわたって除去領域を形成した特許文献１の太陽電池モジュールよりも、加速試験後有意な劣化は少なかった。また１５分の水没試験の後、絶縁抵抗を測定したところ、従来モジュールが１２０ＭΩであったのに対し、本実施の形態による構造のモジュールでは通例の通電条件において１２５ＭΩであった。この結果から、水分の侵入による劣化耐性は従来構造のものよりもやや優れており、より信頼性が確保されていた。
【００５０】
上述したように、本実施の形態の太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池セルを構成する各層のパターニングと同時に外周除去部２のパターニングについても実施するようにしている。このため、なんら付加工程を要することなく、きわめて作業性よく封止部材の密着性を向上することができ、封止性に優れ、絶縁耐性の高い太陽電池モジュールを形成することが可能となる。
【００５１】
また、除去領域３が少なく、スポット的に形成すればよいため、きわめて作業性が高く低コストでタクトタイムの低減を図ることができる。また基板へのダメージも少なくてすみ、加工性が向上するとともに、信頼性が向上する。
【００５２】
なお、透明導電膜６、半導体膜７、金属電極膜８はサンドブラスト、レーザスクライブなど種々の方法によって除去することが可能である。好ましくは加工精度と基板／膜ダメージの観点からレーザー加工などの光学的手法によって除去するのが望ましい。
【００５３】
また、前記実施の形態１では、外周除去部の形成は太陽電池セルの形成工程において各膜のパターニングと同時に行うようにしたが、別途最後にまとめてレーザースクライブを行うなど、まとめて行うようにしてもよい。
【００５４】
前述した特許文献１では、製造に際しては、生産性の点で以下のような問題があった。
例えば、レーザースクライブなどの光学的手法を用いる場合は、光スポットサイズに比して除去面積が非常に大きく、高出力のレーザーを複数のスポットに分離して重ね合わせるなどの手段が必要であり、装置コストやタクトタイム増加の原因となっていた。
またブラストなどの機械的手法を用いる場合は、砥粒による基板へのクラック形成などによる強度劣化などの問題があった。
これに対し、本実施の形態の太陽電池モジュール及びその製造方法では、簡単な装置を使用して、より容易に作業性よく、外周除去部２を形成することができる。また低コストでかつ基板ダメージが低い。
【００５５】
実施の形態２
なお、実施の形態１では、図１（ｃ）に示すように外周除去部２において、除去領域３において透明導電膜６、半導体膜７、金属電極膜８のすべてが除去された場合を示したが、開口部においていずれかの層が残留していてもよい。図４は本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールを示す要部断面図であり、小パターン状の除去領域３に透明導電膜６が残留した例である。
【００５６】
この構成によれば、太陽電池セル（部）において透明導電膜６のパターニングを行わない太陽電池モジュールの場合にも、追加工程の付加を要しない。このようにして、作業性よく、接着剤、特にフィラー剤５との密着性が高く封止性に優れた、太陽電池モジュールを形成することができる。また、基板９のほぼ全域が透明導電膜６で被覆されており、基板へのクラックの虞が低減され、信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００５７】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３として、太陽電池モジュールにおける外周除去部２の小パターン状の除去領域３の配置の変形例について説明する。
外周除去部２を構成する除去領域３の配置は０．０１〜２０ｍｍの間隔での並進対称性、回転対称性、鏡像対称性のいずれかひとつ、もしくはいずれかの組合せを有することが望ましい。本実施の形態では、除去領域３の配置は、図５（ａ）および（ｂ）に示すような９０°回転対称性と並進対称性をもつ市松状をなすように構成されている。図５（ａ）は外周除去部２のパターン配置を示す平面説明図であり、（ｂ）は配置を示す説明図である。他部については本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールと同様であるためここでは説明を省略する。
【００５８】
上記構成によれば、製造が容易で、かつ接着剤特にフィラー剤５と基板９との接着性に優れ、信頼性の高い太陽電池モジュールを形成することが可能となる。
接着性のみを見るとランダムに除去領域３を配置することも可能である。しかしながら対称性の高いパターンで除去を行うことで例えば回折格子などで複数のスポットを形成し、レーザー光学系を簡素化することが可能である。
【００５９】
実施の形態４
次に、本発明の実施の形態４として、太陽電池モジュールにおける外周除去部２の小パターン状の除去領域３の配置の変形例について説明する。
本実施の形態では、除去領域３の配置は、図６（ａ）および（ｂ）に示すような６０°回転対称性と並進対称性をもつ格子状の配置を成すように構成されている。図６（ａ）は外周除去部２のパターン配置を示す平面説明図であり、（ｂ）は配置を示す説明図である。他部については本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールと同様であるためここでは説明を省略する。
【００６０】
この構成によれば、小パターン状の除去領域３を最密充填配置としているためアンカー効果が向上し、バックシート１０を用いた封止のための接着剤、特にフィラー剤５と基板９との接着性がさらに向上する。
【００６１】
例えば３μｍの総膜厚を持つ半導体膜７、および金属電極膜８を、図５（ａ）に示した市松状（９０°回転対称）に除去する場合を考える。ここで、簡単のためにレーザースポット形状を３０μｍの正方形とする。このとき、除去領域３の膜側面が露出することによる表面積の増加は、（２×３×３０＋３０×３０）／３０×３０となり、２０％の増加となる。また、図６（ｂ）に示す６０°回転対称を持つ格子状では、３５％の表面積増加になる。
【００６２】
なお、表面積の増加による単純な接着面積の増加だけでなく、膜厚方向へ掘り込むことでの構造的な面での接着性の向上も望むことができる。外周除去部２は除去領域３の開口部が形成されることによって、凹凸をもつ表面になる。このように、凹凸をもつ表面にされることによって外周除去部２の領域の基板９の面積に比べて外周除去部２の表面積が１０％以上大きくなるように開口部を形成して除去領域３を形成すると、接着力増加の効果がより顕著となる。また、２０％以上大きくなるように形成するとさらに望ましい。
また、面内において、透明導電膜６を露出させて接着性を高くした領域と膜そのままの領域を互い違いに配置することで、水分の侵入経路長も実効的に増加するため、高い絶縁耐性と長期信頼性を獲得することができる。
【００６３】
実施の形態５
次に、本発明の実施の形態５として、太陽電池モジュールの外周除去部２を構成する、小パターン状の複数の除去領域３の形状の変形例について説明する。
図７は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態５を示す平面図であり、太陽電池モジュールの外縁部分の拡大図である。なお、図７は、この太陽電池モジュールの要部を示す拡大平面図であるが、透明導電膜６、半導体膜７、金属電極膜８などの機能膜の形成された領域をわかりやすくするために、封止部材としてのバックシート１０を省略して示す。
【００６４】
本実施の形態５の太陽電池モジュールでは、除去領域３として、スポット状の孔に代えて、図７に示すように、溝状の除去領域３を配列して複数のストライプからなるパターンにしている。除去領域３のパターン形状が異なるのみで他は前記実施の形態１の太陽電池モジュールの外周除去部２と同様であるため、説明は省略するが、同一部位には同一符号を付した。
【００６５】
この場合、ストライプの配列方向は、いずれの方向をとることも可能であるが、基板の端面に平行になる様にストライプを並べると、水分の侵入経路が実効的に増加するため、なおよい。
【００６６】
実施の形態６
次に、本発明の実施の形態６として、太陽電池モジュールの変形例について説明する。
本実施の形態の太陽電池モジュールでは、図８に断面図を示すように、外周除去部における、各層の除去領域をずらした構造も有効である。
４は絶縁線であり、除去領域３ａは半導体膜７および金属電極膜８を除去した領域、除去領域３ｂは透明電極膜６および金属電極膜８を除去した領域、除去領域３ｃは透明電極膜６および半導体膜７を除去した領域であり、それぞれ段差が形成され除去領域３を囲む側面が、接着面積を増大している。
【００６７】
この構成によっても、接着剤と基板側の表面との接触面積が増大し、接着性の向上をはかることができる。
【００６８】
また、下層側の膜が上層側の膜よりもエッジが後退するようなパターン形状を得ることができる場合は、図９に変形例の太陽電池モジュールの周縁部の要部断面図を示すように、下層側に接着剤中のフィラー剤５が入り込む構造となり、よりアンカー効果が増大し、接着性の向上を図ることが可能となる。
【００６９】
また前記実施の形態では、ガラス基板上に形成した第１の電極を透明導電膜で形成し、外側に位置する第２の電極を金属電極膜で形成したが、これに限定されることなく、両側を透明導電膜で構成し、一部に集電電極を積層した構造であってもよい。また、ガラス基板などの透明基板に代えて、金属基板あるいはセラミック基板を用いるようにしてもよい。
この場合は、外側の電極を透明導電膜で構成し、光照射がこの透明導電膜側となるようにしてもよい。
また、基板を半導体基板で構成した場合にも、適用可能であり、太陽電池基板単体での封止だけでなく、実装用の基板上に太陽電池を形成した半導体基板を搭載した場合の封止にも適用可能である。
【００７０】
なお、以上説明した実施の形態では、外周除去部２は、太陽電池１Ｂとは絶縁線４により電気的に絶縁されている。絶縁線４は、透明導電膜６、半導体膜７、金属電極膜８のすべてを太陽電池１Ｂの外周に沿って除去することによって、形成されているが、この構成に限定されるものではなく、電気的に絶縁されていればよい。例えば、透明導電膜６、半導体膜７、金属電極膜８のすべてを太陽電池１Ｂの外周に沿って酸化膜を形成する方法あるいは、酸素のドーピングにより、酸化するなどの方法による絶縁分離も可能である。
【００７１】
また、以上説明した実施の形態では、封止部材は封止用シートとしてのバックシートとこれを接着する接着剤とで構成したが、封止樹脂のみで構成されている場合にも有効であることはいうまでもない。
【００７２】
加えて、半導体膜７、金属電極膜８などの機能膜が基板側面から裏面に回りこまない構造を形成した場合には、フレームと活性領域との導通の虞がないため、太陽電池セル１Ｂとの絶縁分離のための絶縁線４は、なくてもよい。この場合、基板の外縁と前陽電池との間に、複数の円形あるいはストライプ状の小パターンからなる除去領域３を形成することで外周除去部２を形成すればよいため、タクトタイムの低減及び製造作業性の向上をはかることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、耐湿性が高く、長寿命であることから、湿度の高い地域での使用に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１  太陽電池モジュール
２  外周除去部
３  除去領域
４  絶縁線
５  フィラー剤
６  透明導電膜
７  半導体膜
８  金属電極膜
９  基板
９ｅ  外縁
１Ｂ  太陽電池
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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