(57)【要約】【課題】耐環境性をさらに向上させ、貫通孔を通して電気的接続が行われている光電変換素子において、当該貫通孔の周りの電気的な抵抗ロスを低減させた薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】互いに接続された複数の薄膜光電変換素子１が表面上に形成された可撓性プラスチック基板１１に、薄膜光電変換素子１を含めて通る貫通孔２１，２２が開けられた薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、貫通孔２１，２２を印刷電極２３で埋めている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接続された複数の薄膜の光電変換素子が表面上に形成された基板に、前記光電変換素子を含めて通る貫通孔が開けられた薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、前記貫通孔を印刷電極で埋めることを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記印刷電極が、前記薄膜の光電変換素子の形成面とは反対側の前記基板上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記印刷電極が、前記薄膜の光電変換素子の形成面とは反対側の前記基板上に直接に形成され、あるいは前もって形成した薄膜上に重ねて形成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記印刷電極が、凸版印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、あるいはダイコーターによる印刷のいずれかにより形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記基板が、可撓性基板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
互いに接続された複数の薄膜の光電変換素子が表面上に形成された基板に、前記薄膜の光電変換素子を含めて通る貫通孔が開けられた薄膜太陽電池モジュールにおいて、前記貫通孔を印刷電極で埋めることによって印刷電極層を構成したことを特徴とする薄膜太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記印刷電極が、前記薄膜の光電変換素子の形成面とは反対側の前記基板上に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記印刷電極が、前記薄膜光電変換素子の形成面とは反対側の前記基板上に直接に形成され、あるいは前もって形成した薄膜上に重ねて形成されていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記基板が、可撓性基板であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の薄膜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、住宅の屋根、ビルディングの屋上等に設置することにより太陽光を利用して電力を発生する薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法であって、基板上に形成した半導体薄膜を光電変換層とした薄膜の光電変換素子の複数個を共通基板上に配置した薄膜膜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、太陽電池はクリーンなエネルギーとして注目されており、その技術の進歩はめざましいものがある。一方、住宅の屋根、ビルディングの屋上等に敷設することにより、太陽光を利用して電力を発生する太陽電池モジュールにおいては、温度、湿度、あるいは風雨等の外部環境からの影響力に対する耐久性を持たせるため、太陽電池を樹脂で封止するなどの処理が施されて製作される太陽電池モジュールが多く用いられている。
かかる太陽電池モジュールにおいて、特にアモルファスシリコンを主材料とした光電変換素子は、大面積の成膜が容易でかつ低価格で行えるため、それを用いた薄膜太陽電池モジュールに対する期待は大きい。
従来の薄膜太陽電池モジュールには、ガラス基板が用いられていたが、該ガラス基板は厚型で重く、割れやすいという欠点があり、また、住宅の屋根、ビルディングの屋上等の屋外設置に対する作業性の改良等の理由により、薄型、軽量化の要望が強くなっている。
これらの要望に対し、可撓性のあるプラスチックフィルムあるいは薄膜金属フィルムを基板に用いた可撓性の薄膜太陽電池モジュールの実用化が進みつつある。
【０００３】
薄膜太陽電池モジュールの光電変換素子の光入射側に設けられる電極層は、ＩＴＯあるいはＺｎＯなどの透明導電材料よりなる透明電極層である。この透明電極層は、シート抵抗が大きいため、電流が透明電極層を流れることによる電力ロスが大きくなってしまう。
そのため従来は、かかる電力ロスを低減すべく、薄膜太陽電池モジュールを複数の幅の狭いユニットセルに分割し、分割したユニットセルを隣接するユニットセルと電気的に接続する直列接続構造を採用していた。
これに対して、本件出願人らの出願に係る特許文献１（特開平８−２３６７９４号公報）、特許文献２（特開平６−３４２９２４号公報）等の各明細書に記載された薄膜太陽電池モジュールでは、絶縁性基板に貫通孔を開け、この孔を利用して光電変換素子の基板表面側にある透明電極層を基板裏面側の接続電極層と接続することにより、高シート抵抗の透明電極を流れる電流の経路の距離を短縮できるようにしている。
さらに、かかる技術においては、この接続電極層を別の貫通孔を利用して隣接光電変換領域の反光入射側にある下部電極層と接続することにより、光電変換領域を直列接続することが可能である。
【０００４】
図３は、特許文献１（特開平８−２３６７９４号公報）に示されている直列接続の光電変換領域を有する光電変換素子の断面図である。
図３において、光電変換素子１は、可撓性プラスチック基板１１上に、下部電極層１２、少なくとも一つのp−ｉ−ｎ接合を含むアモルファスシリコン等の非晶質の光電変換層１３、ＩＴＯ等の透明電極層１４が積層された後、パターニングライン１６で分割され、可撓性プラスチック基板１１の反対面に成膜される。
そして、パターニングライン１７で分割された接続用の裏面電極層１５と、可撓性プラスチック基板１１を貫通する貫通孔２１，２２を通じてそれぞれ透明電極層１４、下部電極層１２とが接続された構成を備えている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２３６７９４号公報
【特許文献２】特開平６−３４２９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３（特許文献１）に示される光電変換素子あるいは特許文献２（特開平６−３４２９２４号公報）に示される光電変換素子は、可撓性プラスチック基板１１に貫通孔２１，２２が設けられているが、かかる構成の場合、貫通孔２１，２２が設けられている部分が強度的に最も弱く、この部分が信頼性低下の一因となっている。
また、上記光電変換素子は、貫通孔２１，２２を通して電気的接続が行われているが、特許文献１及び特許文献２のようなスパッタリングによる貫通孔２１，２２内を完全閉鎖する電極形成では、これら貫通孔２１，２２内への電極回り込みの量を、大きい範囲で制御できてなく、これによって貫通孔２１，２２の電気的な抵抗ロスが大きくなっていた。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、耐環境性をさらに向上させ、貫通孔を通して電気的接続が行われている光電変換素子において、当該貫通孔の周りの電気的な抵抗ロスを低減させた薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、互いに接続された複数の薄膜の光電変換素子が表面上に形成された基板に、前記光電変換素子を含めて通る貫通孔が開けられた薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、前記貫通孔を印刷電極で埋めている。
【０００９】
また、他の本発明は、かかる薄膜太陽電池モジュールの製造方法によって製造される薄膜太陽電池モジュールであり、互いに接続された複数の薄膜の光電変換素子が表面上に形成された基板に、前記薄膜の光電変換素子を含めて通る貫通孔が開けられた薄膜太陽電池モジュールにおいて、前記貫通孔を印刷電極で埋めることによって印刷電極層を構成している。
【００１０】
上記各発明において、具体的には次のような方法及び構成とするのがよい。
（１）前記印刷電極が、前記薄膜の光電変換素子の形成面とは反対側の前記基板上に形成される。
また、かかる薄膜太陽電池の製造方法によって製造される薄膜太陽電池モジュールは、印刷電極が、前記薄膜の光電変換素子の形成面とは反対側の前記基板上に形成されている。
さらに、前記基板が、可撓性基板である。
【００１１】
（２）前記印刷電極が、前記薄膜の光電変換素子の形成面とは反対側の前記基板上に直接に形成され、あるいは前もって形成した薄膜上に重ねて形成される。
また、かかる薄膜太陽電池の製造方法によって製造される薄膜太陽電池モジュールは、前記印刷電極が、前記薄膜の光電変換素子の形成面とは反対側の前記基板上に直接に形成され、あるいは前もって形成した薄膜上に重ねて形成されている。
さらに、前記基板が、可撓性基板である。
【００１２】
（３）前記印刷電極が、凸版印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、あるいはダイコーターによる印刷のいずれかにより形成される。
【発明の効果】
【００１３】
上述したように、可撓性プラスチック基板１１に貫通孔２１，２２が設けられている光電変換素子は、これら貫通孔２１，２２が設けられている部分が強度的に最も弱く、この部分が信頼性低下の一因となっている。また、光電変換素子は、従来技術に係るスパッタリングによる貫通孔２１，２２を閉鎖する電極形成では、貫通孔２１，２２への電極回り込みの量を制御できず、これによって貫通孔２１の電気的な抵抗ロスが大きくなっていた。
【００１４】
しかるに、本発明においては、前記薄膜光電変換素子を含めて通る貫通孔が開けられた薄膜太陽電池モジュールにおいて、前記貫通孔を印刷電極で埋めるように構成している。具体的には、印刷電極が、前記薄膜光電変換素子の形成面とは反対側の前記可撓性基板上に形成され、または、前記印刷電極が、前記薄膜光電変換素子の形成面とは反対側の前記可撓性基板上に直接に形成され、あるいは前もって形成した薄膜上に重ねて形成される等によって構成している。
これにより、前記貫通孔の端部を印刷電極で補強して、耐環境性を高めることが可能となり、優れた信頼性を有する薄膜太陽電池モジュールを提供できる。
また、印刷電極が貫通孔内に埋め込まれることにより、貫通孔内部の接続抵抗を低下させて、抵抗ロスを低減できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
［第1実施形態］
図1は、本発明の第1実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法によって製造された光電変換素子の断面図である。
図1において、光電変換素子１は、可撓性プラスチック基板１１上に、下部電極層１２、少なくとも一つのp−ｉ−ｎ接合を含むアモルファスシリコン等の非晶質の光電変換層１３、ＩＴＯ等の透明電極層１４が積層された後、パターニングライン１６で分割され、可撓性プラスチック基板１１の反対側に成膜されている。
そして、パターニングライン１７で分割された接続用の裏面電極層１５と透明電極層１４及び下部電極層１２とが、可撓性プラスチック基板１１を貫通する貫通孔２１，２２を通じて連通している。
【００１７】
このような構成に加えて、光電変換層１３の反対面には印刷電極２３が形成されており、該印刷電極２３の印刷用インキを回り込ませて、貫通孔２１，２２が埋められている。ここにおいて、貫通孔２１は光電変換素子１の直列接続に用いられ、貫通孔２２は発生した電流を裏面電極層１５あるいは印刷電極２３に導く集電に用いられるものである。
この第１実施形態では、図１に示すような、従来構造を有する可撓性プラスチック基板１１上の光電変換素子１を、従来方法である化学気相成長あるいはスパッタリングといった真空プロセスで形成した後、可撓性プラスチック基板１１の光電変換素子１と反対面に印刷電極２３を形成する際に、貫通孔２１，２２に印刷用インキを回り込ませて貫通孔２１，２２を埋めるものである。
【００１８】
このような印刷電極２３を貫通孔２１，２２内に埋め込んだ前後の貫通孔２１及び貫通孔２２間の抵抗値を２端子で測定した結果を表１に示している。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１に示すように、印刷電極２３が貫通孔２１，２２に埋め込まれることによって、従来構造のものよりも貫通孔２１，２２内部の接続抵抗を低下させることが分かる。その結果、本発明の第１実施形態の薄膜太陽電池モジュールによれば、抵抗ロスを低減できることが確認し得ることになる。
上記印刷電極２３に用いる印刷用のインキは、例えば銀ペーストを溶媒により適切な粘度に調整して用いられている。
印刷方法としては、各種の方法が使えるが、例えばスクリーン印刷を用いると、簡便にパターニングされた電解膜を形成することが可能である。
その他の印刷方法としては、公知の凸版印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、あるいはダイコーターによる印刷等を用いることができる。
【００２１】
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法によって製造された光電変換素子の断面図である。
この第２実施形態においては、図１の第1実施形態における裏面電極層１５を、従来のスパッタリングではなく、光電変換素子１が完成した後に再度印刷電極２３を積層して、図３のような裏面電極層１５が一体化された構造を形成する。
これにより、可撓性プラスチック基板１１上の光電変換素子１と反対面に印刷電極２３を形成する際に、貫通孔２１，２２に印刷用インキを回り込ませて該貫通孔２１，２２を埋めることが可能となる。
また、この第２実施形態においては、可撓性プラスチック基板１１に貫通孔２１のみが形成された段階で、印刷電極２３を形成し、その後パンチングやレーザ加工のより貫通孔２２と形成することもできる。
また、光電変換素子１を形成して、最後に再度、可撓性プラスチック基板１１上の光電変換素子１と反対面に印刷電極２３を形成することもできる。
【００２２】
以上の場合において、前記印刷電極２３に用いる印刷用のインキは、たとえば銀ペーストを溶媒により適切な粘度に調整して用いる。印刷方法は、各種の方法が使えるが、たとえばスクリーン印刷を用いると、簡便にパターニングされた電解膜が形成できる。
なお、前記何れの方法においても、パターニングライン１７の部分には、印刷電極２３が形成されないようにする。
【００２３】
以上の第1実施形態及び第２実施形態によれば、前記貫通孔２１，２２の端部を印刷電極２３で補強することにより、耐環境性を高めることが可能となる。また、前記印刷電極２３が前記貫通孔２１，２２内に埋め込まれることにより、該貫通孔２１，２２内部の接続抵抗を低下させて抵抗ロスを低減できる。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第1実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法によって製造された光電変換素子を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法によって製造された光電変換素子を示す断面図である。
【図３】従来技術に係る直列接続の光電変換領域を有する光電変換素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  光電変換素子
１１  可撓性プラスチック基板
１２  下部電極層
１３  光電変換層
１４  透明電極層
１５  裏面電極層
１６，１７  パターニングライン
２１，２２  貫通孔
２３  印刷電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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