專利名稱：太陽能電池模塊和太陽能電池模塊的制造方法
技術領域：
本發明涉及具有疊層在透光性基板上的第一電極、疊層在第一電極上的光電變換層、和疊層在光電變換層上的第二電極，第二電極由透光性導電膜和金屬膜構成的太陽能電池模塊和太陽能電池模塊的制造方法
背景技術：
近年來，為了兼顧太陽能電池的低成本化和高效率化，全力進行原材料的使用量較少的薄膜類的太陽能電池模塊的開發。圖1表示現有的薄膜類的太陽能電池模塊的截面圖的一個例子。如圖1所示，現有的薄膜類的太陽能電池模塊10，在玻璃等透光性基板11上，通過激光照射圖案化并依次疊層有第一透光性導電膜12、光電變換層13和背面電極14而形成。另外，在太陽能電池模塊10中，在背面電極14上，隔著Ethylene Vinyl Acetate (EVA, 乙烯-醋酸乙烯脂)等填充件15配置有Poly Ethylene Ter印hthalate (PET 聚對苯二甲酸乙二醇酯)等保護件16。這里，提出了在第二透光性導電膜14a上疊層金屬薄膜14b而形成背面電極14的方法(例如，參照專利文獻1)。根據這種方法，能夠有效地利用在通過激光照射使背面電極14圖案化時產生的第二透光性導電膜14a的激光燒蝕(Laser Ablation)現象，從而能夠容易地進行利用激光照射的圖案化。即，通過同時對第二透光性導電膜14a和金屬薄膜 14b照射激光，進行背面電極14的圖案化。專利文獻1 日本特開平8-56004號公報

發明內容
一般太陽能電池模塊10在室外長時間使用。因此，太陽能電池模塊10必須具有即使在其內部例如滲入水分，太陽能電池模塊10也能夠維持穩定的高發電能力的充分的耐濕性。然而，在太陽能電池模塊10中，如圖1所示，第二透光性導電膜14a的一部分沒有被金屬薄膜14b覆蓋而露出。從而，如果滲透保護件16和填充件15的水分到達第二透光性導電膜14a，則會容易地使第二透光性導電膜14a劣化。結果，存在不能夠維持太陽能電池模塊10的穩定的高發電能力的問題。于是，本發明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種即使滲入水分，也能夠維持高發電能力的太陽能電池模塊和太陽能電池模塊的制造方法。本發明的第一特征的太陽能電池模塊的要點是，包括透光性基板、疊層在上述透光性基板上的第一電極、疊層在上述第一電極上的光電變換層、疊層在上述光電變換層上的第二電極、和分離上述第二電極的槽部，上述第二電極由疊層在上述光電變換層上的透光性導電膜和疊層在上述透光性導電膜上的金屬膜構成，上述金屬膜，在上述槽部中，以比上述透光性導電膜被分離的寬度窄的寬度被分離。
根據第一特征的太陽能電池模塊，因為透光性導電膜被金屬膜覆蓋而沒有露出， 所以即使滲入的水分到達背面電極，被金屬膜密封的透光性導電膜也不會由于水分而劣化，能夠維持穩定的高發電能力。本發明的第二特征與本發明的第一特征相關聯，要點是一種太陽能電池模塊，其特征在于，上述透光性導電膜，在上述槽部中，覆蓋上述光電變換層的側壁并且與上述第一電極相接，上述金屬膜，在上述槽部中，覆蓋上述透光性導電膜的側壁并且與上述第一電極相接。本發明的第三特征與本發明的第一特征相關聯，要點是一種太陽能電池模塊，其特征在于，上述金屬膜，在上述槽部中，覆蓋上述透光性導電膜的側壁并且與上述光電變換層相接。本發明的第四特征的要點是，一種太陽能電池模塊的制造方法，該太陽能電池模塊包括透光性基板、疊層在上述透光性基板上的第一電極、疊層在上述第一電極上的光電變換層、疊層在上述光電變換層上的透光性導電膜、和疊層在上述透光性導電膜上的金屬膜，并具有分離上述光電變換層、上述透光性導電膜、和上述金屬膜的槽部，該太陽能電池模塊的制造方法的特征在于，包括通過向上述槽部照射激光，除去上述光電變換層的一部分的步驟A ；在上述光電變換層上疊層透光性導電膜的步驟B ；通過向上述槽部照射激光， 除去上述透光性導電膜的一部分的步驟C ；在上述透光性導電膜上疊層金屬膜的步驟D ；和通過向上述槽部照射激光，除去上述金屬膜的一部分的步驟E，在步驟E中，除去上述金屬膜的一部分的寬度，比在步驟C中除去上述透光性導電膜的一部分的寬度窄。


圖1是表示現有的太陽能電池模塊的結構的截面圖。圖2是實施方式的太陽能電池模塊的俯視圖。圖3是實施方式的太陽能電池模塊的圖2的A-A截面的放大截面圖(之一)。圖4是實施方式的太陽能電池模塊的圖2的B-B截面的放大截面圖(之二)。圖5㈧是用于在圖2的A-A截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造方法的圖(之一)。圖5 (B)是用于在圖2的B-B截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造方法的圖(之一)。圖6 (A)是用于在圖2的A-A截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造方法的圖(之二)。圖6 (B)是用于在圖2的B-B截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造方法的圖(之二)。圖7是用于在圖2的A-A截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造方法的圖 (之三)。 圖8 (A)是用于在圖2的A-A截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造方法的圖(之四)。圖8 (B)是用于在圖2的B-B截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造 方法的圖(之三)。 圖9 (A)是用于在圖2的A-A截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造方法的圖(之五)。圖9 (B)是用于在圖2的B-B截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造方法的圖(之四)。
圖10㈧是用于在圖2的A-A截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造方法的圖(之六)。圖10(B)是用于在圖2的B-B截面，說明實施方式的太陽能電池模塊的制造方法的圖(之五)。
具體實施方式
下面，使用附圖，說明本發明的實施方式。在以下的附圖的記載中，對相同或類似的部分標注相同或類似的編號。但是，附圖是示意性的，應該注意的是各尺寸的比例等與實際的情況不同。因此，具體的尺寸等應該參照以下的說明而進行判斷。另外，在附圖相互之間當然也包括相互的尺寸關系或者比例不同的部分。<第一實施方式>(太陽能電池模塊10的結構)圖2表示本發明的第一實施方式的太陽能電池模塊10的俯視圖。太陽能電池模塊10，在透光性基板11上具有包括多個光敏元件20的發電區域 21、設置在發電區域21的周圍的非發電區域22、第一槽部30、和第二槽部40。透光性基板11是太陽能電池模塊10的單一基板。透光性基板11由玻璃等具有透光性、防水性的部件構成。光敏元件20通過依次疊層第一透光性導電膜12、光電變換層13、和背面電極14 而形成。一個光敏元件20的第一透光性導電膜12，在第一槽部30中，與鄰接的其它光敏元件20的背面電極14連接。由此，光敏元件20彼此電串聯連接。第一槽部30是使一個光敏元件20的光電變換層13和背面電極14與鄰接的其它光敏元件20的光電變換層13和背面電極14電分離的槽。發電區域21通過使多個光敏元件20電串聯連接而形成。發電區域21是用于發電的區域。非發電區域22隔著第二槽部40設置在發電區域21的周圍。非發電區域22是對發電沒有貢獻的區域。非發電區域22與光敏元件20同樣，是通過依次疊層第一透光性導電膜12、光電變換層13、和背面電極14而形成的疊層體。第二槽部40是使發電區域21與非發電區域22電分離的槽。圖3是圖2的A-A截面圖，放大了圖2的下部(以α包圍的部分)。如圖3所示，太陽能電池模塊10包括透光性基板11 ；疊層在透光性基板11上的第一透光性導電膜12(第一電極)；疊層在第一透光性導電膜12上的光電變換層13 ；和疊層在光電變換層13上的背面電極14 (第二電極)。第一透光性導電膜12疊層在透光性基板11上。第一透光性導電膜12形成為長方形(細長條)狀。第一透光性導電膜12由選自在ZnO、In203、SnO2, CdO, TiO2, CdIn2O4, Cd2SnO4、Zn2SnO4中摻雜有Sn、Sb、F、Al、B或Ga的金屬氧化物中的一種、或者多種的疊層體構成。其中，ZnO因為具有高透光性、低電阻性、可塑性而且價格低，所以作為透光性導電膜材料是優選的。光電變換層13疊層在第一透光性導電膜12上。通過在第一槽部30中除去光電變換層13的一部分，光電變換層13形成為長方形狀。光電變換層13由非晶硅半導體構成。 具體地說，光電變換層13通過在非晶硅半導體上疊層微晶硅半導體而形成。非晶硅和微晶硅各自的光吸收波長不同，因此這種串接(tandem)型太陽能電池模塊能夠有效地利用太陽光譜。另外，在本說明書中，“微晶”的用語意味著包括多個微小的晶粒，也意味著部分包括非晶狀態的狀態。背面電極14具有在第二透光性導電膜14a上疊層有金屬膜14b的二層構造。第二透光性導電膜14a疊層在光電變換層13上。通過在第一槽部30中除去第二透光性導電膜14a的一部分，第二透光性導電膜形成為長方形狀。如圖3所示，令被除去的第二透光性導電膜14a的一部分的寬度為A。 金屬膜14b疊層在第二透光性導電膜14a上。通過在第一槽部30中除去金屬膜 14b的一部分，金屬膜14b形成為長方形狀。如圖3所示，令被除去的金屬膜14b的一部分的寬度為B。此處，在本實施方式的太陽能電池模塊10中，被除去的金屬膜14b的一部分的寬度B比被除去的第二透光性導電膜14a的一部分的寬度A窄。S卩，金屬膜14b，在第一槽部30中，以比第二透光性導電膜14a被分離的寬度A窄的寬度B被分離。具體地說，如圖3所示，在第一槽部30中，第二透光性導電膜14a覆蓋光電變換層 13的側壁，并且與第一透光性導電膜12相接。另外，金屬膜14b覆蓋第二透光性導電膜14a 的側壁，并且與第一透光性導電膜12相接。另外，金屬膜14b，在第一槽部30中，覆蓋形成在光電變換層13上的第二透光性導電膜14a的側壁，并且與光電變換層13相接。這樣，在第一槽部30中，第二透光性導電膜14a處于被金屬膜14b覆蓋的狀態，沒有露出于外部。第二透光性導電膜14a與第一透光性導電膜12同樣，由選自在ZnO、In203> SnO2, CdO, Ti02、Cdln204、Cd2SnO4, Zn2SnO4 中摻雜有 Sn、Sb、F、Al、B 或 Ga 的金屬氧化物中的一種、 或者多種的疊層體構成。金屬膜14b由選自Ag、Al、Ti、Pt、Mo、Ta等中的一種、或者多種的疊層體構成。圖4是圖2的B-B截面圖，放大了圖2的右部(以β包圍的部分)。第二透光性導電膜14a疊層在光電變換層13上。在第二槽部40中除去第二透光性導電膜14a的一部分。如圖4所示，令被除去的第二透光性導電膜14a的一部分的寬度為A，。金屬膜14b疊層在第二透光性導電膜14a上。在第二槽部40中除去金屬膜14b 的一部分。如圖4所示，令被除去的金屬膜14b的一部分的寬度為B’。此處，在本實施方式的太陽能電池模塊10中，被除去的金屬膜14b的一部分的寬度B’比被除去的第二透光性導電膜14a的一部分的寬度Α’窄。S卩，金屬膜14b，在第二槽部40中，以比第二透光性導電膜14a被分離的寬度A’窄的寬度B’被分離。具體地說，如圖4所示，金屬膜14b，在第二槽部40中，覆蓋形成在光電變換層13 上的第二透光性導電膜14b的側壁，并且與光電變換層13相接。這樣，在第二槽部40中，第二透光性導電膜14a處于被金屬膜14b覆蓋的狀態，沒有露出于外部。(太陽能電池模塊10的制造方法)
使用圖5 圖10說明本實施方式的太陽能電池模塊10的制造方法。在透光性基板11上，通過濺射等形成第一透光性導電膜12。如圖5(A)所示，通過照射YAG激光，第一透光性導電膜12被圖案化為長方形狀。由此，第一透光性導電膜12 在各光敏元件20之間被電分離。另外，如圖5(B)所示，第一透光性導電膜12被反復多次照射YAG激光，被電分離至發電區域21—側和非發電區域22—側。即，第一透光性導電膜 12的一部分在 第二槽部40中被除去。YAG激光的照射能夠從光入射側或者從與光入射側相反的背面側進行。接著，通過等離子體CVD法，形成光電變換層13。具體地說，如圖6(A)和(B)所示，在第一透光性導電膜12上依次疊層p-i-n型的非晶硅半導體之后，依次疊層p-i-n型的微晶硅半導體，從而形成光電變換層13。通過在從第一透光性導電膜12的圖案化位置離開規定間隔的位置從光入射側照射YAG激光，光電變換層13被圖案化為長方形狀。即，光電變換層13的一部分在第一槽部 30中被除去。由此，如圖7所示，光電變換層13按照每個光敏元件20被電分離。接著，如圖8(A)和(B)所示，在光電變換層13上通過濺射等形成第二透光性導電膜14a。通過在從光電變換層13的圖案化位置離開規定間隔的位置從背面側照射YAG激光，第二透光性導電膜14a被圖案化為長方形狀。即，透光性導電膜14a的一部分在第一槽部30中被除去。由此，如圖9(A)所示，透光性導電膜14a按照每個光敏元件20被電分離。
另外，如圖9⑶所示，第二透光性導電膜14a被從背面側反復多次照射YAG激光， 被電分離至發電區域21 —側和非發電區域22 —側。即，第二透光性導電膜14a的一部分在第二槽部40中被除去。接著，如圖10(A)和(B)所示，通過濺射等在第二透光性導電膜14a上形成金屬膜 14b。接著，如圖3所示，通過在從第二透光性導電膜14a的圖案化位置離開規定間隔的位置從光入射側照射YAG激光，光電變換層13和金屬膜14b被圖案化為長方形狀。S卩，金屬膜14b的一部分在第一槽部30中被除去。特別是，金屬膜14b，在第一槽部30中，以比第二透光性導電膜14a被除去的寬度A窄的寬度B被除去。另外，如圖4所示，光電變換層13和金屬膜14b被從光入射側照射YAG激光，被電分離至發電區域21 —側和非發電區域22 —側。S卩，金屬膜14b的一部分在第二槽部40中被除去。特別是，金屬膜14b，在第二槽部40中，以比第二透光性導電膜14a被除去的寬度 A’窄的寬度B’被除去。接著，在背面側依次配置由樹脂構成的填充件15和保護件16 (未圖示)，使用層壓裝置進行真空加熱壓接。然后，通過加熱處理使填充件15交聯并穩定化。作為填充件15，在EVA以外，也可以使用EEA等乙烯類樹脂、PVB、硅、聚氨酯、丙烯酸、環氧樹脂。另外，作為保護件16，也可以使用氟類樹脂(ETFE、PVDF、PCTFE等)、PC、玻璃等夾著金屬箔的構造、SUS、鋼板。通過以上過程，制作本實施方式的太陽能電池模塊10。另外，在該太陽能電池模塊 10上，也能夠連接端子盒和取出電極，利用丁基橡膠等安裝鋁框。(作用和效果)在本實施方式的太陽能電池模塊10中，第二透光性導電膜14a，在第一槽部30中，覆蓋光電變換層13的側壁并且與第一透光性導電膜12相接。金屬膜14b，在第一槽部30 中，覆蓋第二透光性導電膜14a的側壁并且與第一透光性導電膜12相接。另外，金屬膜14b， 在第一槽部30中，覆蓋形成在光電變換層13上的第二透光性導電膜14a的側壁并且與光電變換層13相接。這樣，在第一槽部30中，第二透光性導電膜14a處于被金屬膜14b覆蓋的狀態，不會露出到外部。從而，即使滲入到保護件16和填充件15的水分到達背面電極14，被金屬膜14b覆蓋的第二透光性導電膜14a也不會由于水分而劣化。因此，太陽能電池模塊10能夠維持穩定的高發電能力。這種太陽能電池模塊10適合應用于將容易由于水分而劣化的ZnO用作第二透光性導電膜材料的情況。<其它實施方式>利用上述的實施方式記述了本發明，但是構成該公開內容的一部分的論述以及附圖并不應該理解為對本發明的限定。本領域的技術人員能夠根據該公開內容明確各種替代實施方式、實施例以及應用技術。例如，在上述實施方式中，使用依次疊層有非晶硅半導體和微晶硅半導體的光電變換層13，但使用微晶或非晶硅半導體的單層、或將它們疊層三層以上的疊層體也能夠得到同樣的效果。另外，在上述實施方式中，將第二透光性導電膜14a疊層在光電變換層13上之后， 利用YAG激光進行圖案化，但第二透光性導電膜14a也可以使用期望的圖案的光掩模而形成。這樣，本發明當然包括沒有在此記述的各種實施方式等。因此，本發明的技術范圍僅由基于上述的說明的與適當的權利要求的范圍相關的發明特定事項決定。<實施例>以下舉出實施例具體說明本發明的太陽能電池模塊，但本發明并不限定于以下實施例所表示的內容，在不變更其主旨的范圍內，能夠適當地進行變更并實施。(實施例)作為本發明的實施例的太陽能電池模塊，如以下所述制造圖3和圖4所示的太陽能電池模塊10。在4mm厚的玻璃基板11上，通過熱CVD形成600nm厚的SnO2電極12。接著，從玻璃基板11的光入射側照射YAG激光，使SnO2電極12被圖案化為長方形狀。在該激光分離加工中，使用波長約1.06μm、能量密度3X105W/Cm2的Nd:YAG激 光。此處，針對發電區域21和非發電區域22的邊界部分，反復多次施加YAG激光，形成3mm寬的槽。接著，通過等離子體CVD法，形成由非晶硅半導體層和微晶硅半導體層構成的光電變換層13。具體地說，非晶硅半導體層通過等離子體CVD法，依次利用SiH4、CH4, H2、和 B2H6的混合氣體形成膜厚IOnm的ρ型非晶硅半導體層，利用SiH4、和H2的混合氣體形成膜厚300nm的i型非晶硅半導體層，利用SiH4、H2、和PH3的混合氣體形成膜厚20nm的η型非晶硅半導體層。另外，微晶硅半導體層通過等離子體CVD法，依次利用SiH4、H2、和B2H6的混合氣體形成膜厚IOnm的ρ型微晶硅半導體層，利用SiH4、和H2的混合氣體形成膜厚2000nm 的i型微晶硅半導體層，利用SiH4、H2、和PH3的混合氣體形成膜厚20nm的η型微晶硅半導體層。表1表示等離子體CVD法的各條件的詳情。[表 1]等離子體CVD條件
權利要求
1.一種太陽能電池模塊，其特征在于，包括 基板；和發電區域，其包含疊層在所述基板上的第一電極；疊層在所述第一電極上的光電變換層；和疊層在所述光電變換層上的第二電極，所述第二電極包含疊層在所述光電變換層上的透明導電膜；和疊層在所述透明導電膜上的金屬膜，所述金屬膜，在所述發電區域的端部，覆蓋所述透明導電膜的側壁，并且與所述光電變換層相接。
2.一種太陽能電池模塊，其特征在于，包括 基板；疊層在所述基板上的第一電極； 疊層在所述第一電極上的光電變換層；和疊層在所述光電變換層上的第二電極，所述第二電極包含疊層在所述光電變換層上的透明導電膜；和疊層在所述透明導電膜上的金屬膜，所述太陽能電池模塊還具備將所述第一電極、所述光電變換層和所述第二電極分離為發電區域和非發電區域的第一槽部，所述發電區域的所述金屬膜，在所述第一槽部中，覆蓋所述透明導電膜的側壁，并且與所述光電變換層相接。
3.如權利要求2所述的太陽能電池模塊，其特征在于 所述第一槽部位于所述基板的周邊部。
4.如權利要求2或3所述的太陽能電池模塊，其特征在于所述非發電區域的所述金屬膜，在所述第一槽部中，覆蓋所述透明導電膜的側壁，并且與所述光電變換層相接。
5.如權利要求1 4中任一項所述的太陽能電池模塊，其特征在于在所述發電區域中，至少還具備將所述光電變換層和所述第二電極分離的第二槽部， 所述透明導電膜，在所述第二槽部中，覆蓋所述光電變換層的側壁，并且與所述第一電極相接，所述金屬膜，在所述第二槽部中，覆蓋所述透明導電膜的與所述第一電極相接的側壁， 并且與所述第一電極相接。
6.如權利要求5所述的太陽能電池模塊，其特征在于在所述第二槽部中，所述金屬膜的另一方覆蓋所述透明導電膜的側壁，并且與所述光電變換層相接。
全文摘要
本發明提供即使滲入水分也能夠維持高發電能力的太陽能電池模塊和太陽能電池模塊的制造方法。太陽能電池模塊(10)中，第二透光性導電膜(14a)，在第一槽部(30)中，覆蓋光電變換層(13)的側壁并且與第一透光性導電膜(12)相接。另外，金屬膜(14b)覆蓋第二透光性導電膜(14a)的側壁并且與第一透光性導電膜(12)相接。另外，金屬膜(14b)，在第一槽部(30)中，覆蓋形成在光電變換層(13)上的第二透光性導電膜(14a)的側壁并且與光電變換層(13)相接。
文檔編號H01L31/048GK102347381SQ20111036233
公開日2012年2月8日 申請日期2007年11月22日 優先權日2006年11月30日
發明者矢田茂郎 申請人:三洋電機株式會社