JP2002208718A - Photovoltaic element and solar cell module - Google Patents
Photovoltaic element and solar cell moduleInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光起電力素子、及
び太陽電池モジュールに関する。より詳細には、サイズ
の異なる二種類の貫通孔を設けることにより、貫通孔の
内壁面で十分な膜厚が確保できず透明電極層と第二の裏
面電極層が電気的に接触していない欠陥箇所が光起電力
素子の一部に集中的に発生し電力損失が増大するのを防
止した光起電力素子及びそれを用いた太陽電池モジュー
ルに関する。[0001] The present invention relates to a photovoltaic element and a solar cell module. More specifically, by providing two types of through holes having different sizes, a sufficient film thickness cannot be secured on the inner wall surface of the through hole, and the transparent electrode layer and the second back electrode layer are not in electrical contact with each other. The present invention relates to a photovoltaic element in which a defective portion is prevented from being concentrated on a part of the photovoltaic element and increasing power loss, and a solar cell module using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、化石燃料の枯渇、化石燃料を利用
することによって引き起こされる環境問題から、次世代
のクリーンなエネルギーとして太陽光エネルギーが注目
されるようになった。2. Description of the Related Art In recent years, due to depletion of fossil fuels and environmental problems caused by using fossil fuels, solar energy has attracted attention as next-generation clean energy.
【0003】現在使われている光起電力素子の多くは、
光電変換層の受光面側及び非受光面側に電極が設けられ
ており、光電変換層の受光面側には光を透過する透明電
極、光電変換層の非受光面側には金属電極が設けられて
いる。[0003] Many of the photovoltaic elements currently used are:
Electrodes are provided on the light receiving surface side and the non-light receiving surface side of the photoelectric conversion layer, a transparent electrode that transmits light on the light receiving surface side of the photoelectric conversion layer, and a metal electrode is provided on the non-light receiving surface side of the photoelectric conversion layer. Have been.
【0004】光を透過する透明電極は、金属電極と比較
して電気抵抗が大きく、電流が透明電極を流れる際に電
力損失が生じるため、透明電極による電力損失の低減を
目的としたグリッド電極が併用されている。しかし、グ
リッド電極は、光電変換層に入射する太陽光の一部を遮
断するため、グリッド電極の影により電力損失が生じる
という新たな問題が生じる。A transparent electrode that transmits light has a higher electric resistance than a metal electrode, and causes a power loss when a current flows through the transparent electrode. Therefore, a grid electrode intended to reduce the power loss due to the transparent electrode is used. Has been used together. However, since the grid electrode blocks a part of the sunlight incident on the photoelectric conversion layer, there is a new problem that a power loss occurs due to the shadow of the grid electrode.
【0005】そこで、現在多くの研究機関により、透明
電極で発生する電力損失を最低限におさえ、且つ、グリ
ッド電極が省略可能な光起電力素子の研究開発が行なわ
れている。特開平8−64850号公報には、複数の貫
通孔が設けられた金属基板を第一の裏面電極層として用
い、かかる金属基板に絶縁層、光電変換層、透明電極
層、第二の裏面電極層が順次積層された光起電力素子が
提案されており、金属基板の受光面側に設けられた透明
電極層と非受光面側に設けられた第二の裏面電極層が貫
通孔を通じて電気的に接続された構造になっている。こ
れにより、光電変換層の受光面で発生した電荷は、貫通
孔を通じて透明電極層から第二の裏面電極層に流れるた
め、グリッド電極を省略する事ができ、グリッド電極の
影による電力損失がなくなるというメリットがある。[0005] Therefore, many research institutes are currently conducting research and development on a photovoltaic element capable of minimizing power loss generated in a transparent electrode and omitting a grid electrode. JP-A-8-64850 discloses that a metal substrate provided with a plurality of through holes is used as a first back electrode layer, and the metal substrate is provided with an insulating layer, a photoelectric conversion layer, a transparent electrode layer, and a second back electrode. A photovoltaic element in which layers are sequentially stacked has been proposed, in which a transparent electrode layer provided on a light receiving surface side of a metal substrate and a second back electrode layer provided on a non-light receiving surface side are electrically connected through through holes. It has a structure connected to. Thereby, the charge generated on the light receiving surface of the photoelectric conversion layer flows from the transparent electrode layer to the second back electrode layer through the through-hole, so that the grid electrode can be omitted, and power loss due to the shadow of the grid electrode is eliminated. There is an advantage.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、貫通孔の開口
面積は小さいため、貫通孔の内壁面で十分な膜厚が確保
できず透明電極層と第二の裏面電極層が電気的に接触し
ていない箇所が発生する可能性が高い。そのような欠陥
箇所が光起電力素子の一部に集中的に発生した場合、光
電変換層で発生した電流が透明電極層を移動する距離が
長くなり電力損失の増大を引き起こすという問題が発生
する。However, since the opening area of the through hole is small, a sufficient film thickness cannot be secured on the inner wall surface of the through hole, and the transparent electrode layer and the second back electrode layer are electrically contacted. There is a high possibility that a part that does not exist will occur. When such a defective portion occurs intensively in a part of the photovoltaic element, a problem occurs that a current generated in the photoelectric conversion layer travels a longer distance in the transparent electrode layer and causes an increase in power loss. .
【0007】また、貫通孔を設けることにより発電に寄
与しない無効部分の面積が増加し発電量が低下するとい
う課題が発生する。発電部の面積減少による電力損失を
減少させるためには、貫通孔の半径を小さくすることが
考えられるが、貫通孔の半径を小さくすると貫通孔の間
隔が広くなるため、一般的な金属電極と比較して抵抗率
が高い透明電極層で発生する電力損失が大きくなってし
まう。逆に、透明電極層で発生する電力損失を減少させ
るためには貫通孔の間隔を狭くすることが考えられる
が、貫通孔の間隔を狭くすると面積当たりの貫通孔の数
が増加するため、発電部の面積減少による電力損失が大
きくなってしまう。つまり、光起電力素子の電力損失を
最小限に抑えるためには、発電部の面積減少による電力
損失と透明電極層で発生する電力損失の合計が最小とな
る貫通孔の半径及び貫通孔の間隔を認識する必要があ
る。[0007] Further, the provision of the through-holes causes a problem that the area of the ineffective portion which does not contribute to the power generation increases and the power generation amount decreases. In order to reduce the power loss due to the reduction in the area of the power generation unit, it is conceivable to reduce the radius of the through-hole.However, when the radius of the through-hole is reduced, the interval between the through-holes is increased, so that a general metal electrode and In comparison, the power loss generated in the transparent electrode layer having a higher resistivity is increased. Conversely, in order to reduce the power loss generated in the transparent electrode layer, it is conceivable to reduce the interval between the through holes.However, if the interval between the through holes is reduced, the number of the through holes per area increases, so that power generation is performed. The power loss due to the reduced area of the part increases. In other words, in order to minimize the power loss of the photovoltaic element, the radius of the through-hole and the distance between the through-holes at which the sum of the power loss due to the reduced area of the power generation unit and the power loss generated in the transparent electrode layer is minimized Need to recognize.
【0008】本発明は、上述の問題点を解決する為に考
案されたもので、貫通孔の内壁面で十分な膜厚が確保で
きず透明電極層と第二の裏面電極層が電気的に接触して
いない欠陥箇所が光起電力素子の一部に集中的に発生す
るのを防止し、電力損失の低減が図られた光起電力素子
及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。The present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems, and a sufficient film thickness cannot be secured on the inner wall surface of the through hole, and the transparent electrode layer and the second back electrode layer are electrically connected. It is an object of the present invention to provide a photovoltaic element and a solar cell module in which non-contact defective portions are prevented from being concentrated on a part of the photovoltaic element, and power loss is reduced.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
成された本発明の構成は以下の通りである。The configuration of the present invention which has been made to achieve the above object is as follows.
【0010】即ち、本発明の光起電力素子は、光入射側
から、少なくとも透明電極層、光電変換層、第一の裏面
電極層、絶縁層、第二の裏面電極層を有し、透明電極層
と第二の裏面電極層が貫通孔を介して電気的に導通され
た光起電力素子において、前記貫通孔は、少なくともサ
イズが異なる二種類の大なる貫通孔Aと小なる貫通孔B
を有しており、大なる貫通孔Aと隣接するその他の2つ
の大なる貫通孔Aにより構成される三角形領域内に、少
なくとも1つの小なる貫通孔Bを有することを特徴とし
ている。That is, the photovoltaic element of the present invention has at least a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, a first back electrode layer, an insulating layer, and a second back electrode layer from the light incident side. In the photovoltaic element in which the layer and the second back electrode layer are electrically connected via the through hole, the through hole is at least two kinds of large through holes A having different sizes and a small through hole B.
And has at least one small through hole B in a triangular region formed by the other two large through holes A adjacent to the large through hole A.
【0011】上記本発明の光起電力素子によれば、大な
る貫通孔Aと隣接するその他の2つの大なる貫通孔Aに
より構成される三角形領域内に少なくとも1つの小なる
貫通孔Bを設けることにより、一つの小なる貫通孔Bの
内壁面で十分な膜厚が確保できず透明電極層と第二の裏
面電極層が電気的に接触していない箇所が発生したとし
ても、近くの大なる貫通孔Aを通じて透明電極層と第二
の裏面電極層との間に電気を流すことができる。つま
り、貫通孔の内壁面で十分な膜厚が確保できず透明電極
層と第二の裏面電極層が電気的に接触していない箇所が
光起電力素子の一部で集中的に発生するのを効果的に防
止でき、電力損失の増大を最小限に食い止めることがで
きる。According to the photovoltaic element of the present invention, at least one small through-hole B is provided in a triangular region formed by the other two large through-holes A adjacent to the large through-hole A. Accordingly, even if a sufficient thickness cannot be secured on the inner wall surface of one small through-hole B and a portion where the transparent electrode layer and the second back electrode layer are not electrically in contact with each other occurs, a nearby large hole may be formed. Electricity can flow between the transparent electrode layer and the second back electrode layer through the through hole A. In other words, a sufficient film thickness cannot be secured on the inner wall surface of the through hole, and a portion where the transparent electrode layer and the second back electrode layer are not in electrical contact is intensively generated in a part of the photovoltaic element. Can be effectively prevented, and an increase in power loss can be minimized.
【0012】また、光電変換層で発生した電流を貫通孔
を通じて透明電極層から第二の裏面電極層、又は第二の
裏面電極層から透明電極層に流すことにより、光起電力
素子の受光面からグリッド電極を取り除くことができ、
電極自身の影による損失を無くすことができる。In addition, the current generated in the photoelectric conversion layer is caused to flow from the transparent electrode layer to the second back electrode layer or from the second back electrode layer to the transparent electrode layer through the through-hole, so that the light receiving surface of the photovoltaic element is formed. Can remove the grid electrode from the
The loss due to the shadow of the electrode itself can be eliminated.
【0013】本発明の光起電力素子においては、大なる
貫通孔Aと隣接するその他の2つの大なる貫通孔Aによ
り構成される三角形領域の重心位置に小なる貫通孔Bを
有すること、及び、大なる貫通孔Aと隣接するその他の
2つの大なる貫通孔Aにより構成される三角形領域が正
三角形であることが好ましい。かかる構成によれば、上
記の三角形領域内に形成された小なる貫通孔Bで欠陥が
発生した場合、欠陥部分から大なる貫通孔Aまでの距離
が極端に長くなることを防止でき、電力損失の増大をよ
り効果的に抑制することができる。In the photovoltaic device of the present invention, a small through hole B is provided at the center of gravity of a triangular region formed by the other two large through holes A adjacent to the large through hole A; It is preferable that the triangular region formed by the other two large through holes A adjacent to the large through hole A is an equilateral triangle. According to this configuration, when a defect occurs in the small through hole B formed in the above-described triangular region, the distance from the defective portion to the large through hole A can be prevented from becoming extremely long, and power loss can be prevented. Can be more effectively suppressed.
【0014】また、小なる貫通孔Bの主表面側から見た
形状が概略円形であって、光起電力素子の透明電極層の
シート抵抗をR(Ω)、基準状態で測定された光起電力
素子の最大出力動作電流をIpm(A/cm2)、光起
電力素子の最大出力動作電圧をVpm(V)、小なる貫
通孔Bの間隔をd(mm)としたとき小なる貫通孔Bの
半径r(μm)がThe small through hole B has a substantially circular shape when viewed from the main surface side, and the sheet resistance of the transparent electrode layer of the photovoltaic element is R (Ω). When the maximum output operation current of the power element is Ipm (A / cm 2 ), the maximum output operation voltage of the photovoltaic element is Vpm (V), and the interval between the small through holes B is d (mm), the through hole is small. The radius r (μm) of B is
【0015】[0015]
【数2】 を満たすことが好ましい。ここで基準状態とは、温度:
25℃、分光分布:AM1.5全天日射基準太陽光、放
射照度:1000W/m2である。(Equation 2) It is preferable to satisfy the following. Here, the reference state is the temperature:
25 ° C., spectral distribution: AM1.5 global solar standard sunlight, irradiance: 1000 W / m 2 .
【0016】上記の計算式は発電部の面積減少による電
力損失と透明電極層で発生する電力損失を求める計算式
より導かれたものである。The above formula is derived from the formula for calculating the power loss due to the reduction in the area of the power generation unit and the power loss generated in the transparent electrode layer.
【0017】即ち、小なる貫通孔Bの半径をr(μ
m)、小なる貫通孔Bの間隔をd(mm)とすると光電
変換層の面積が減少することにより生じる電力損失L1
はThat is, the radius of the small through hole B is defined as r (μ
m), when the distance between the small through holes B is d (mm), the power loss L1 caused by the decrease in the area of the photoelectric conversion layer
Is
【0018】[0018]
【数3】 で表わされる。(Equation 3) Is represented by
【0019】一方、透明電極層で生じる電力損失を求め
るために、図1に示すように一つの三角形を取り出し、
その三角形をn等分した。On the other hand, in order to determine the power loss occurring in the transparent electrode layer, one triangle is taken out as shown in FIG.
The triangle was divided into n equal parts.
【0020】左からm番目の三角形の高さをh、底辺の
幅をw、透明電極層のシート抵抗値をR(Ω)、基準状
態で測定された光起電力素子の最大出力動作電流をIp
m(A/cm2)とすると、m番目の三角形の斜線部分
を通過する電流値I(x)はThe height of the m-th triangle from the left is h, the width of the bottom is w, the sheet resistance of the transparent electrode layer is R (Ω), and the maximum output operating current of the photovoltaic element measured in the reference state is Ip
m (A / cm 2 ), the current value I (x) passing through the hatched portion of the m-th triangle is
【0021】[0021]
【数4】 m番目の三角形の斜線部分の抵抗値R(x)は(Equation 4) The resistance value R (x) of the hatched portion of the m-th triangle is
【0022】[0022]
【数5】 で表わされるため、m番目の三角形の斜線部分で発生す
る消費電力L(x)は(Equation 5) Therefore, the power consumption L (x) generated in the hatched portion of the m-th triangle is
【0023】[0023]
【数6】 で求められる。(Equation 6) Is required.
【0024】この計算式を積分しn等分された三角形の
消費電力の総和を求めると、透明電極層で生じる電力損
失When this formula is integrated to obtain the sum of the power consumption of a triangle divided into n equal parts, the power loss occurring in the transparent electrode layer is obtained.
【0025】[0025]
【数7】 が求まる。ここでVpmは光起電力素子の最大出力動作
電圧である。さらに、この式のグラフを作成し、幾何的
に以下のような近似式を得た。(Equation 7) Is found. Here, Vpm is the maximum output operating voltage of the photovoltaic element. Further, a graph of this equation was created, and the following approximate equation was obtained geometrically.
【0026】[0026]
【数8】 (Equation 8)
【0027】厳密解L2と近似値L2’をプロットした
グラフを図2に示す。図2より、厳密解L2と近似値L
2’には相関が見られる。よって、起電力素子で発生す
る電力損失はL1+L2’で求めることができ、電力損
失が最小となる貫通孔の半径rはFIG. 2 is a graph plotting the exact solution L2 and the approximate value L2 '. From FIG. 2, the exact solution L2 and the approximate value L
2 'has a correlation. Therefore, the power loss generated in the electromotive element can be obtained by L1 + L2 ′, and the radius r of the through-hole at which the power loss is minimum is
【0028】[0028]
【数9】 で求めることができる。小なる貫通孔Bの半径を+10
%〜−10%の範囲で変化させても電力損失に及ぼす影
響は微小であるため、本発明では上記の式に±10%の
幅をもたせることにしているものである。(Equation 9) Can be obtained by The radius of the small through hole B is +10
Even if it is changed in the range of% to -10%, the influence on the power loss is very small, and therefore, the present invention has a range of ± 10% in the above equation.
【0029】上記の式を満たすように小なる貫通孔Bを
設けることにより、透明電極層で発生する電力損失と光
電変換層の面積減少により発生する電力損失の合計を最
小限に抑えることができ、光起電力素子で生じる電力損
失の低減を図ることができる。By providing a small through-hole B so as to satisfy the above equation, the total of the power loss caused by the transparent electrode layer and the power loss caused by the decrease in the area of the photoelectric conversion layer can be minimized. Thus, power loss generated in the photovoltaic element can be reduced.
【0030】また、本発明の光起電力素子においては、
第一の裏面電極層と光電変換層との間に裏面反射層を形
成することが好ましい。かかる構成によれば、光電変換
層で吸収しきれなかった光を再び光電変換層に反射する
ことが可能となり、太陽光をより一層有効活用できる。In the photovoltaic device of the present invention,
It is preferable to form a back reflection layer between the first back electrode layer and the photoelectric conversion layer. According to such a configuration, light that has not been completely absorbed by the photoelectric conversion layer can be reflected again on the photoelectric conversion layer, and sunlight can be used more effectively.
【0031】また、第一の裏面電極層が貫通孔を有する
導電性基板であり、透明電極層、光電変換層、絶縁層、
及び第二の裏面電極層が、各形成面から貫通孔内壁表面
の少なくとも一部に渡り連続的に形成されていることも
好ましい。このように予め貫通孔が設けられた導電性基
板上に各層を形成することにより、貫通孔を形成する工
程で何れかの層に損傷を与える可能性がなくなり歩留り
性を向上させることができる。The first back electrode layer is a conductive substrate having a through hole, and includes a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, an insulating layer,
It is also preferable that the second back electrode layer is formed continuously from each forming surface to at least a part of the inner wall surface of the through hole. By forming each layer on the conductive substrate in which the through-hole is provided in advance in this way, there is no possibility that any layer is damaged in the step of forming the through-hole, and the yield can be improved.
【0032】また、光電変換層の少なくとも一部を、貫
通孔の内壁表面を経て導電性基板の非受光面側表面の少
なくとも一部に渡り連続的に形成することが好ましい。
かかる構成によれば、光電変換層の受光面側に形成され
る透明電極層が主表面から貫通孔の深部に渡り形成され
ても、光電変換層により透明電極層と導電性基板とが導
通することを効果的に防止してくれる。Preferably, at least a portion of the photoelectric conversion layer is formed continuously over at least a portion of the non-light-receiving surface side surface of the conductive substrate via the inner wall surface of the through hole.
According to such a configuration, even if the transparent electrode layer formed on the light receiving surface side of the photoelectric conversion layer is formed from the main surface to the deep portion of the through hole, the transparent electrode layer and the conductive substrate are electrically connected by the photoelectric conversion layer. It effectively prevents that.
【0033】また、導電性基板の貫通孔の形成に伴い発
生したバリ又はバリの残渣が、主に非受光面側にくるよ
うに配されている方がより好ましい。その理由として、
バリの発生箇所において、薄膜組成が沈着しにくく、膜
厚が他の箇所と比較して薄い部分、及び、膜が形成され
ない部分(ピンホール)が発生し、短絡欠陥が生じやす
いため薄膜を厚めに形成する必要があるが、光起電力素
子の性能は最優先項目であり、導電性基板の受光面側に
設けられる光電変換層及び透明電極層の膜厚は、太陽電
池の変換効率を左右する重要な要因である為、短絡欠陥
防止対策として膜厚を厚くできない事が挙げられる。そ
こで、膜厚を厚く形成する事により太陽電池の変換効率
の低下を生じさせない絶縁層及び第二の裏面電極層が設
けられる導電性基板の非受光面側にバリが配されるよう
にする事により短絡欠陥が発生するのを防止する。It is more preferable that burrs or burrs generated due to the formation of the through holes in the conductive substrate are disposed mainly on the non-light receiving surface side. As a reason,
The thin film composition is less likely to be deposited at the burrs, and there are portions where the film thickness is thinner than other portions, and portions where the film is not formed (pinholes). However, the performance of the photovoltaic element is the highest priority item, and the thickness of the photoelectric conversion layer and the transparent electrode layer provided on the light receiving surface side of the conductive substrate determines the conversion efficiency of the solar cell. Therefore, as a measure for preventing short-circuit defects, the film thickness cannot be increased. Therefore, by forming a thick film, burrs are arranged on the non-light receiving surface side of the conductive substrate on which the insulating layer and the second back electrode layer are provided so as not to cause a decrease in the conversion efficiency of the solar cell. Prevents short circuit defects from occurring.
【0034】また、大なる貫通孔A及び貫通孔Bは、光
入射面側から見た形状が概略円形であって、導電性基板
の厚みをT、小なる貫通孔Bの孔径をDとしたとき、T
/Dが1以下であることが好ましい。これは、貫通孔の
深さに対して貫通孔の開口面積が小さくなると、貫通孔
の深い部分に薄膜組成が到達しにくくなり、堆積する薄
膜組成も少なく、結果として十分な膜厚が確保できない
という問題が発生することを防止するためである。The large through-holes A and B have a substantially circular shape when viewed from the light incident surface side, and the thickness of the conductive substrate is T, and the diameter of the small through-hole B is D. When T
/ D is preferably 1 or less. This is because, when the opening area of the through hole is smaller than the depth of the through hole, the thin film composition hardly reaches the deep part of the through hole, the thin film composition to be deposited is small, and as a result, a sufficient film thickness cannot be secured. This is to prevent the problem from occurring.
【0035】また、前記裏面反射層の少なくとも一部
が、貫通孔の内壁表面を経て前記導電性基板の非受光面
側表面の少なくとも一部に渡り連続的に形成されている
ことが好ましい。かかる構成によれば、導電性基板の非
受光面側に発生したバリを裏面反射層により被覆するこ
とができ、バリの凹凸を滑らかにし、バリ発生箇所にお
いて層が十分な厚みに形成されず短絡欠陥が発生するこ
とを効果的に防止することができる。Preferably, at least a part of the back reflection layer is formed continuously over at least a part of a non-light receiving surface side surface of the conductive substrate via an inner wall surface of the through hole. According to such a configuration, burrs generated on the non-light receiving surface side of the conductive substrate can be covered with the back reflection layer, and the unevenness of the burrs is smoothed, and the layer is not formed to a sufficient thickness at the location where the burrs are generated, resulting in short circuit The occurrence of defects can be effectively prevented.
【0036】また、裏面反射層は、金属層及び半導体層
により構成されていることも好ましい。It is also preferable that the back reflection layer is constituted by a metal layer and a semiconductor layer.
【0037】さらに本発明の光起電力素子は、「光電変
換層が、PN接合、PIN接合、ヘテロ接合又はショッ
トキー障壁の何れかを有すること」、「光電変換層が、
非晶質、結晶質、又はそれらの混相から構成されている
こと」、「光電変換層が、非晶質シリコン系半導体、微
結晶シリコン系半導体、多結晶シリコン系半導体、多結
晶化合物系半導体の何れかから構成されていること」を
特徴としている。Further, the photovoltaic device of the present invention is characterized in that “the photoelectric conversion layer has any one of a PN junction, a PIN junction, a hetero junction, and a Schottky barrier”;
Amorphous, crystalline, or a mixture thereof "," the photoelectric conversion layer is made of an amorphous silicon-based semiconductor, a microcrystalline silicon-based semiconductor, a polycrystalline silicon-based semiconductor, or a polycrystalline compound-based semiconductor. Or any one of them. "
【0038】また、本発明の太陽電池モジュールは、上
記本発明の光起電力素子の少なくとも一部を耐環境性被
覆材により被覆したことを特徴としている。これによ
り、光起電力素子に耐熱性、耐候性、耐絶縁性等の性能
を与えることができ、結果として光起電力素子の信頼性
向上につながる。Further, a solar cell module according to the present invention is characterized in that at least a part of the photovoltaic element according to the present invention is covered with an environment-resistant covering material. As a result, the photovoltaic element can be given properties such as heat resistance, weather resistance, and insulation resistance, and as a result, the reliability of the photovoltaic element is improved.
【0039】[0039]
【発明の実施の形態】以下、本発明の光起電力素子の好
適な実施態様について詳細に説明するが、本発明は以下
の実施態様に限定されるものではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the photovoltaic device of the present invention will be described below in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments.
【0040】本発明の一例を示す光起電力素子を受光面
側から見た図を図3(a)に、貫通孔部を拡大した断面
図を図3(b)に示す。FIG. 3A shows a photovoltaic element showing an example of the present invention viewed from the light receiving surface side, and FIG. 3B shows a cross-sectional view in which the through-hole portion is enlarged.
【0041】本例の光起電力素子30は、光入射側か
ら、透明電極層34、光電変換層33、裏面反射層3
2、第一の裏面電極層31、絶縁層35、第二の裏面電
極層36という層構成になっている。ただし、本発明に
おいて裏面反射層32は必須ではない。The photovoltaic element 30 of the present example has a transparent electrode layer 34, a photoelectric conversion layer 33,
2. The layer structure includes a first back electrode layer 31, an insulating layer 35, and a second back electrode layer 36. However, the back reflection layer 32 is not essential in the present invention.
【0042】本発明の光起電力素子30には、サイズが
異なる二種類の大なる貫通孔Aと小なる貫通孔Bが設け
られており、大なる貫通孔Aと隣接するその他の二つの
大なる貫通孔Aにより構成される三角形領域内に、少な
くとも一つの小なる貫通孔Bが設けられている。このよ
うな構成では、仮に一つの小なる貫通孔Bの内壁面で十
分な膜厚が確保できず透明電極層と第二の裏面電極層が
電気的に接触していない箇所が発生したとしても、近く
の大なる貫通孔Aを通じて透明電極層と第二の裏面電極
層との間に電気を流すことができる。つまり、貫通孔の
内壁面で十分な膜厚が確保できず透明電極層と第二の裏
面電極層が電気的に接触していない箇所が光起電力素子
の一部で集中的に発生するのを効果的に防止することが
できる。The photovoltaic element 30 of the present invention is provided with two types of large through holes A having different sizes and a small through hole B, and the other two large through holes A adjacent to the large through hole A. At least one small through-hole B is provided in a triangular region constituted by the through-holes A. With such a configuration, even if a sufficient thickness cannot be secured on the inner wall surface of one small through-hole B and a portion where the transparent electrode layer and the second back electrode layer are not in electrical contact occurs, Electricity can flow between the transparent electrode layer and the second back electrode layer through the large through hole A nearby. In other words, a sufficient film thickness cannot be secured on the inner wall surface of the through hole, and a portion where the transparent electrode layer and the second back electrode layer are not in electrical contact is intensively generated in a part of the photovoltaic element. Can be effectively prevented.
【0043】本例の光起電力素子30は、大なる貫通孔
Aと隣接するその他の二つの大なる貫通孔Aにより構成
される三角形領域が正三角形である。また、小なる貫通
孔Bの主表面側から見た形状が円形であり、光起電力素
子の透明電極層のシート抵抗をR(Ω)、基準状態で測
定された光起電力素子の最大出力動作電流をIpm(A
/cm2)、光起電力素子の最大出力動作電圧をVpm
(V)、小なる貫通孔Bの間隔をd(mm)とすると小
なる貫通孔Bの半径r(μm)はIn the photovoltaic element 30 of this embodiment, the triangular area formed by the large through hole A and the other two large through holes A is an equilateral triangle. Further, the shape of the small through hole B as viewed from the main surface side is circular, the sheet resistance of the transparent electrode layer of the photovoltaic element is R (Ω), and the maximum output of the photovoltaic element measured in a reference state. The operating current is Ipm (A
/ Cm 2 ), and the maximum output operating voltage of the photovoltaic element is Vpm
(V) When the interval between the small through holes B is d (mm), the radius r (μm) of the small through hole B is
【0044】[0044]
【数10】 を満たしている。上記の式を満たすように小なる貫通孔
Bを設けることにより、透明電極層で発生する電力損失
と光電変換層の面積減少により発生する電力損失の合計
を最小限に抑えることができ、光起電力素子で生じる電
力損失の低減を図ることができる。(Equation 10) Meets. By providing a small through-hole B so as to satisfy the above equation, the total of the power loss generated in the transparent electrode layer and the power loss generated by the reduction in the area of the photoelectric conversion layer can be minimized. Power loss generated in the power element can be reduced.
【0045】透明電極層34と第二の裏面電極層36
は、貫通孔37の内壁面上において電気的に接触してお
り、光電変換層33で発生した電流は、貫通孔37の内
壁表面を通じて透明電極層34より第二の裏面電極層3
6又は、第二の裏面電極層36より透明電極層34に流
れるため、グリッド電極は不要となりグリッド電極の影
による損失が無くなる。The transparent electrode layer 34 and the second back electrode layer 36
Are electrically in contact with each other on the inner wall surface of the through hole 37, and the current generated in the photoelectric conversion layer 33 passes through the inner wall surface of the through hole 37 from the transparent electrode layer 34 to the second back electrode layer 3.
6 or the second back electrode layer 36 flows to the transparent electrode layer 34, so that the grid electrode is not required and the loss due to the shadow of the grid electrode is eliminated.
【0046】また、光電変換層33で発生した電流が短
絡するのを防止する為、透明電極層34と第二の裏面電
極層36で構成される電極と裏面反射層32と第一の裏
面電極層31で構成される電極は電気的に接触していな
い。In order to prevent the current generated in the photoelectric conversion layer 33 from being short-circuited, an electrode composed of the transparent electrode layer 34 and the second back electrode layer 36, the back reflection layer 32 and the first back electrode The electrodes composed of layer 31 are not in electrical contact.
【0047】(第一の裏面電極層)第一の裏面電極層3
1は、光電変換層33の非受光面側で発生した電荷を集
電するために設けられた集電電極である。具体的な材料
としてAl、Ag、Au、Cu、Ti、Ta、W等の金
属が挙げられるがこれに限られるものではない。第一の
裏面電極層を形成する方法として、化学気相成長法、ス
パッタ法等が好適に用いられる。(First Backside Electrode Layer) First Backside Electrode Layer 3
Reference numeral 1 denotes a collecting electrode provided for collecting charges generated on the non-light receiving surface side of the photoelectric conversion layer 33. Specific materials include metals such as Al, Ag, Au, Cu, Ti, Ta, and W, but are not limited thereto. As a method for forming the first back electrode layer, a chemical vapor deposition method, a sputtering method, or the like is suitably used.
【0048】また、第一の裏面電極層31として、外部
から加えられる力によって各層が破損しないように支持
する支持基板としての機能を有する導電性基板が好適に
用いられる。導電性基板の具体的な材料としては、F
e、Ni、Cr、Al、Mo、Au、Nb、Ta、V、
Ti、Pt、Pb等の金属またはこれらの合金の薄板お
よびその複合体が挙げられるがこれに限られるものでは
ない。As the first back electrode layer 31, a conductive substrate having a function as a support substrate for supporting each layer so that the layers are not damaged by an externally applied force is preferably used. As a specific material of the conductive substrate, F
e, Ni, Cr, Al, Mo, Au, Nb, Ta, V,
Examples include, but are not limited to, thin plates of metals such as Ti, Pt, and Pb or alloys thereof and composites thereof.
【0049】第一の裏面電極層31として用いる導電性
基板の表面は、平滑面であっても、微小な凹凸面であっ
ても良い。微小な凹凸面とする場合には、凹凸形状は球
状、円錐状、角錐状であって、凹凸の山と谷の高さの差
の最大値Rmaxが0.05μm〜2μmであることが
望ましい。それにより、導電性基板上に裏面反射層が設
けられていない場合、導電性基板の凹凸面での光反射が
乱反射となり、反射光の光路長の増大をもたらす。基板
の製造上及び取り扱い上、機械的強度等の点から、上記
導電性基板の厚さは通常は10μm以上とされる。The surface of the conductive substrate used as the first back electrode layer 31 may be a smooth surface or a fine uneven surface. In the case of a minute uneven surface, the uneven shape is preferably spherical, conical, or pyramidal, and the maximum value Rmax of the height difference between the peaks and valleys of the unevenness is preferably 0.05 μm to 2 μm. Accordingly, when the back surface reflection layer is not provided on the conductive substrate, light reflection on the uneven surface of the conductive substrate becomes irregular reflection, thereby increasing the optical path length of the reflected light. The thickness of the conductive substrate is usually 10 μm or more from the viewpoint of the production and handling of the substrate, the mechanical strength, and the like.
【0050】尚、上記導電性基板として可撓性を有する
金属を用いると光起電力素子に柔軟性を持たせることが
できるためより好ましい。It is more preferable to use a flexible metal as the conductive substrate because the photovoltaic element can have flexibility.
【0051】(貫通孔)貫通孔37は、光電変換層が光
吸収することにより発生した電荷が、抵抗の高い透明電
極層を必要最小限の距離だけ通って、電気伝導度の高い
第二の裏面電極層に達するためのバイパスとしての機能
を有する。(Through Hole) The through hole 37 is formed so that the charge generated by the light absorption of the photoelectric conversion layer passes through the transparent electrode layer having a high resistance by a minimum necessary distance, and the second hole having a high electrical conductivity is formed. It has a function as a bypass for reaching the back electrode layer.
【0052】図4に、スパッタ法により形成される層の
層厚比(貫通孔内壁中央部の層厚/主表面の層厚)と貫
通孔のアスペクト比(T/D)の関係を示す。本発明に
おいては、第一の裏面電極層31として用いる導電性基
板の厚みをT、貫通孔の孔径をDとしたとき、T/Dが
1以下になるよう貫通孔を形成するのが好ましい。これ
は、スパッタ法により主表面から貫通孔の内壁表面に渡
り連続的に層を形成する際、図4に示されるように、主
表面に形成される層の20%以上の層厚を貫通孔内壁中
央部において確保するためである。FIG. 4 shows the relationship between the layer thickness ratio (layer thickness at the center of the inner wall of the through hole / layer thickness at the main surface) of the layer formed by the sputtering method and the aspect ratio (T / D) of the through hole. In the present invention, when the thickness of the conductive substrate used as the first back electrode layer 31 is T and the hole diameter of the through hole is D, it is preferable to form the through hole such that T / D is 1 or less. This is because, when a layer is continuously formed from the main surface to the inner wall surface of the through-hole by the sputtering method, as shown in FIG. This is for securing at the center of the inner wall.
【0053】上記導電性基板に貫通孔を設けるための穴
開け方法として、プレス加工、サンドブラスト加工、な
どの機械的な加工方法、レーザービーム、イオンビー
ム、エレクトロンビームなどのエネルギービームを用い
た加工方法、エッチング加工などの化学的な加工方法が
挙げられるがこれに限られるものではない。As a method for forming a through hole in the conductive substrate, a mechanical processing method such as press working, sand blasting, or the like, or a processing method using an energy beam such as a laser beam, an ion beam, or an electron beam. And a chemical processing method such as etching processing, but are not limited thereto.
【0054】本発明の光起電力素子は、貫通孔の内壁面
で十分な膜厚が確保できず透明電極層と第二の裏面電極
層が電気的に接触していない欠陥箇所が光起電力素子の
一部で集中的に発生するのを防止するために、サイズの
異なる二種類の大なる貫通孔A及び小なる貫通孔Bが形
成されている。大なる貫通孔Aの内壁表面で、透明電極
層と第二の裏面電極層が電気的に接触していない欠陥箇
所が発生しないように、光入射側から見た大なる貫通孔
Aの面積が、少なくとも小なる貫通孔Bの面積の20%
以上大きく形成されていることが好ましい。In the photovoltaic element according to the present invention, the photovoltaic element is not capable of securing a sufficient film thickness on the inner wall surface of the through hole and the transparent electrode layer and the second back electrode layer are not in electrical contact with each other. Two types of large through-holes A and small through-holes B having different sizes are formed in order to prevent intensive occurrence in a part of the element. On the inner wall surface of the large through-hole A, the area of the large through-hole A as viewed from the light incident side is reduced so that a defective portion where the transparent electrode layer and the second back electrode layer are not in electrical contact does not occur. , At least 20% of the area of the small through hole B
It is preferable that it is formed larger than the above.
【0055】(裏面反射層)裏面反射層32は、光電変
換層33で吸収しきれなかった光を再び光電変換層33
に反射する光反射層としての役割を有する。本発明に用
いられる裏面反射層32は、第一の裏面電極層31と光
電変換層33の間に位置している。(Back Reflection Layer) The back reflection layer 32 retransmits the light that could not be absorbed by the photoelectric conversion layer 33 again.
It has a role as a light reflection layer that reflects light. The back reflection layer 32 used in the present invention is located between the first back electrode layer 31 and the photoelectric conversion layer 33.
【0056】裏面反射層の材料としては、Au、Ag、
Cu、Al、Ni、Fe、Cr、Mo、W、Ti、C
o、Ta、Nb、Zr等の金属又はステンレス等の合金
が挙げられるが、中でもAl、Cu、Ag、Auなどの
反射率の高い金属が特に好ましい。As the material of the back reflection layer, Au, Ag,
Cu, Al, Ni, Fe, Cr, Mo, W, Ti, C
Metals such as o, Ta, Nb, and Zr, and alloys such as stainless steel are mentioned, and metals having high reflectivity such as Al, Cu, Ag, and Au are particularly preferable.
【0057】また、裏面反射層の形状は平坦であっても
良いが、光を散乱する凹凸形状を有することがより好ま
しい。光を散乱する凹凸形状を有することによって、光
電変換層で吸収しきれなかった長波長を散乱させて光電
変換層内での光路長を伸ばし、光起電力素子の長波長感
度を向上させて短絡電流を増大させ、光電変換効率を向
上させることができる。光を散乱する凹凸形状は、凹凸
の山と谷の高さの差の最大値Rmaxが0.2μm〜
2.0μmであることが望ましい。The shape of the back surface reflection layer may be flat, but it is more preferable that the back surface reflection layer has an uneven shape for scattering light. By having an uneven shape that scatters light, it scatters long wavelengths that could not be absorbed by the photoelectric conversion layer, extends the optical path length in the photoelectric conversion layer, improves the long wavelength sensitivity of the photovoltaic element, and short-circuits The current can be increased and the photoelectric conversion efficiency can be improved. The uneven shape that scatters light has a maximum value Rmax of the difference between the heights of peaks and valleys of the unevenness of 0.2 μm or more.
It is preferably 2.0 μm.
【0058】裏面反射層の形成には、蒸着法、スパッタ
法、メッキ法、印刷法などを用いることができる。さら
に、裏面反射層に光を散乱する凹凸を形成するために、
形成した金属或いは合金の膜にドライエッチング、ウェ
ットエッチング、サンドブラスト、加熱などの処理を施
してもよい。また、基板を加熱しながら前述の金属或い
は合金を蒸着することにより光を散乱する凹凸形状を形
成することもできる。その他、形成した金属或いは合金
の膜上にZnO等の半導体層を形成することにより、裏
面反射層に光を散乱する凹凸を形成することもできる。The back reflection layer can be formed by an evaporation method, a sputtering method, a plating method, a printing method, or the like. Furthermore, in order to form irregularities that scatter light on the back reflection layer,
The formed metal or alloy film may be subjected to processing such as dry etching, wet etching, sand blast, and heating. In addition, the above-described metal or alloy can be deposited while heating the substrate to form an uneven shape that scatters light. In addition, by forming a semiconductor layer such as ZnO on the formed metal or alloy film, unevenness for scattering light can be formed on the back reflection layer.
【0059】(光電変換層)光電変換層33は、光を電
気に変える機能を有しており、透明電極層34の非受光
面側に設けられている。この光電変換層の材料としては
Si、C、Ge等のIV族元素、SiGe、SiC等の
IV族元素合金、GaAs、InSb、GaP、GaS
b、InP、InAs等のIII−V族化合物、ZnS
e、CdTe、ZnS、CdS、CdSe、CdTe等
のII−VI族化合物、CuInSe 2等のI−III
−VI族化合物が挙げられるがこれに限られるものでは
ない。前記の材料の中で、本発明の光電変換層に特に好
適に用いられる材料としてはa−Si:H(水素化アモ
ルファスシリコン)、a−SiGe:H、a−SiC:
H等のIV族元素が挙げられる。これは、これらの材料
はバンドギャップ、フェルミレベル等の物性値が比較的
制御しやすく、光起電力素子の特性値を変化させるのに
適していると考えられるからである。(Photoelectric Conversion Layer) The photoelectric conversion layer 33 converts light into electricity.
It has a function to change the light, and the non-light receiving of the transparent electrode layer 34
It is provided on the surface side. As a material of this photoelectric conversion layer,
Group IV elements such as Si, C, Ge, etc .;
Group IV element alloy, GaAs, InSb, GaP, GaS
b, III-V compounds such as InP, InAs, ZnS
e, CdTe, ZnS, CdS, CdSe, CdTe, etc.
II-VI compound of the formula CuInSe TwoI-III
-VI compounds, but are not limited thereto.
Absent. Among the above materials, particularly preferred for the photoelectric conversion layer of the present invention.
Suitable materials include a-Si: H (hydrogenated ammonia).
Rufas silicon), a-SiGe: H, a-SiC:
And a group IV element such as H. This is because these materials
Has relatively high physical properties such as band gap and Fermi level.
Easy to control and change the characteristic value of photovoltaic element
This is because it is considered suitable.
【0060】光電変換層は、少なくとも一組のpn接
合、pin接合、ヘテロ接合あるいはショットキー障壁
を形成する。また光電変換層の好適な形成方法としては
マイクロ波プラズマCVD法、VHFプラズマCVD
法、RFプラズマCVD法等の各種化学気相成長法が挙
げられる。The photoelectric conversion layer forms at least one set of a pn junction, a pin junction, a hetero junction, or a Schottky barrier. As a preferable method for forming the photoelectric conversion layer, microwave plasma CVD, VHF plasma CVD, etc.
And various chemical vapor deposition methods such as an RF plasma CVD method.
【0061】(透明電極層)透明電極層34は、光を透
過する光入射側の電極であると共に、その膜厚を最適化
することによって反射防止膜としての役割も果たす。透
明電極層は、光電変換層の吸収可能な波長領域において
高い透過率を有することと、抵抗率が低いことが要求さ
れる。具体的には、600nmにおける透過率が90%
以上であることが好ましい。また、抵抗率は好ましく
は、5×10-3Ωcm以下、より好ましくは、1×10
-3Ωcm以下である。その材料としては、In2O3、S
nO2、ITO(In2O3+SnO2)、ZnO、Cd
O、Cd2SnO4、TiO2、Ta 2O5、Bi2O3、M
oO3、NaXWO3等の導電性酸化物あるいはこれらを
混合したものが好適に用いられる。また、これらの化合
物に、導電率を変化させるげ元素(ドーパント)を添加
しても良い。(Transparent Electrode Layer) The transparent electrode layer 34 transmits light.
The electrode on the incident side of light passing through and the film thickness is optimized
By doing so, it also plays a role as an antireflection film. Transparent
The bright electrode layer is in a wavelength region where the photoelectric conversion layer can absorb light.
Require high transmittance and low resistivity
It is. Specifically, the transmittance at 600 nm is 90%.
It is preferable that it is above. Also, the resistivity is preferable
Is 5 × 10-3Ωcm or less, more preferably 1 × 10
-3Ωcm or less. The material is InTwoOThree, S
nOTwo, ITO (InTwoOThree+ SnOTwo), ZnO, Cd
O, CdTwoSnOFour, TiOTwo, Ta TwoOFive, BiTwoOThree, M
oOThree, NaXWOThreeOr conductive oxides such as
A mixture is preferably used. In addition, these compounds
Adds an element (dopant) that changes electrical conductivity to a product
You may.
【0062】導電率を変化させる元素としては、例えば
透明電極層がZnOの場合には、Al、In、B、G
a、Si、F等が、また、In2O3の場合には、Sn、
F、Te、Ti、Sb、Pb等が、またSnO2の場合
には、F、Sb、P、As、In、Ti、Te、W、C
l、Br、I等が好適に用いられる。For example, when the transparent electrode layer is made of ZnO, Al, In, B, G
When a, Si, F, etc. are In 2 O 3 , Sn,
F, Te, Ti, Sb, Pb, etc., and in the case of SnO 2 , F, Sb, P, As, In, Ti, Te, W, C
1, Br, I and the like are preferably used.
【0063】透明電極層の形成方法としては、微量の酸
素を含有するスパッタ用ガスによりスパッタ形成する方
法が好適に用いられる。As a method of forming the transparent electrode layer, a method of forming by sputtering with a sputtering gas containing a trace amount of oxygen is preferably used.
【0064】(絶縁層)絶縁層35は、第一の裏面電極
層31と第二の裏面電極層36の間に設けられ、第一の
裏面電極層31および第二の裏面電極層36は電気的絶
縁性が保たれている。(Insulating Layer) The insulating layer 35 is provided between the first back electrode layer 31 and the second back electrode layer 36, and the first back electrode layer 31 and the second back electrode layer 36 are electrically connected. Electrical insulation is maintained.
【0065】絶縁層の代表的な材料として、SiO2、
Si3N4、MgF2、Al2O3、TiO2、ZnS、Ce
F3、ZrO2等の無機材料が好適に用いられ、その形成
方法は、化学気相成長法、スパッタ法、真空蒸着法、電
解析出法等が挙げられる。As a typical material of the insulating layer, SiO 2 ,
Si 3 N 4 , MgF 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZnS, Ce
Inorganic materials such as F 3 and ZrO 2 are preferably used, and examples of the forming method include a chemical vapor deposition method, a sputtering method, a vacuum deposition method, and an electrolytic deposition method.
【0066】また、無機材料以外に、ポリエステル、エ
チレン酢酸ビニル共重合体、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂、ウレタン等の高分子樹脂を用いて絶縁層を形成する
こともできる。In addition to the inorganic material, the insulating layer can be formed using a polymer resin such as polyester, ethylene-vinyl acetate copolymer, acrylic resin, epoxy resin and urethane.
【0067】高分子樹脂を用いて絶縁層を形成する方法
としては、例えば溶剤に溶かしてスピンコートやディッ
ピングする方法、熱で溶融してローラーでコーティング
する方法、電解重合で堆積する方法、電着で堆積する方
法、プラズマ重合による方法などが挙げられ、高分子樹
脂の物性および所望の膜厚など諸条件から適宜決定され
るが、量産性の観点からはディッピング法、ローラーコ
ート法、電着法などが好適である。As a method of forming an insulating layer using a polymer resin, for example, a method of dissolving in a solvent for spin coating or dipping, a method of melting with heat and coating with a roller, a method of depositing by electrolytic polymerization, a method of electrodeposition, Deposition method, a method by plasma polymerization, and the like, which are appropriately determined from various conditions such as the physical properties of the polymer resin and a desired film thickness. From the viewpoint of mass productivity, dipping, roller coating, and electrodeposition. And the like are preferred.
【0068】絶縁層の厚みは、ピンホールが無いこと、
湿度に対するバリヤ性が充分なこと、密着性や柔軟性な
どの要求から決められるが、1μm以下ではピンホール
となり易く、30μm以上では柔軟性が損なわれるため
1〜30μm程度が好適である。The thickness of the insulating layer is such that there is no pinhole,
It is determined from requirements such as a sufficient barrier property against humidity, adhesion and flexibility, but if it is 1 μm or less, it tends to become a pinhole, and if it is 30 μm or more, flexibility is impaired, so that about 1 to 30 μm is preferable.
【0069】(第二の裏面電極層)第二の裏面電極層3
6は、貫通孔37を通じて光電変換層の受光面側で発生
した電荷を集電するために設けられた集電電極である。
具体的な材料としてAl、Ag、Au、Cu、Ti、T
a、W等の金属が挙げられるがこれに限られるものでは
ない。裏面電極層を形成する方法として、化学気相成長
法、スパッタ法等が好適に用いられる。(Second Backside Electrode Layer) Second Backside Electrode Layer 3
Reference numeral 6 denotes a current collecting electrode provided to collect electric charges generated on the light receiving surface side of the photoelectric conversion layer through the through hole 37.
As specific materials, Al, Ag, Au, Cu, Ti, T
Examples include metals such as a and W, but are not limited thereto. As a method for forming the back electrode layer, a chemical vapor deposition method, a sputtering method, or the like is suitably used.
【0070】(太陽電池モジュール)図5(a)は本発
明の太陽電池モジュールの一例を示す模式的な斜視図で
あり、図5(b)は図5(a)中のA−A断面図であ
る。(Solar Cell Module) FIG. 5 (a) is a schematic perspective view showing an example of the solar cell module of the present invention, and FIG. 5 (b) is a sectional view taken along line AA in FIG. 5 (a). It is.
【0071】同図に示すとおり、本発明の太陽電池モジ
ュールは、本発明の光起電力素子50と耐環境性を有す
る被覆材51により構成されている。光起電力素子同士
は電気的に接続されており、光起電力素子の受光面側及
び非受光面側は、二枚の被覆材により被覆されている。
この被覆材の材料として、ガラス板、フッ素樹脂、アク
リル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレ
ン等が好適に用いられるがこれに限られるものではな
い。As shown in the figure, the solar cell module of the present invention comprises a photovoltaic element 50 of the present invention and a coating material 51 having environmental resistance. The photovoltaic elements are electrically connected to each other, and the light receiving surface side and the non-light receiving surface side of the photovoltaic element are covered with two coating materials.
As a material of the coating material, a glass plate, a fluororesin, an acrylic resin, polyethylene terephthalate, polypropylene or the like is preferably used, but is not limited thereto.
【0072】[0072]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
【0073】(実施例1)本発明の第一の実施例に係る
光起電力素子の受光面側から見た図を図6(a)に、図
6(a)中のB部の貫通孔部の拡大模式図を図6(b)
に、貫通孔部の断面図を図6(c)に示す。(Embodiment 1) FIG. 6A is a view of the photovoltaic device according to the first embodiment of the present invention as viewed from the light receiving surface side, and FIG. FIG. 6B is an enlarged schematic diagram of the portion.
FIG. 6C shows a cross-sectional view of the through hole.
【0074】本実施例の光起電力素子67は、光入射側
より、透明電極層63、光電変換層62、裏面反射層6
1、第一の裏面電極層60、絶縁層64、第二の裏面電
極層65という層構成である。The photovoltaic element 67 of this embodiment includes a transparent electrode layer 63, a photoelectric conversion layer 62, and a back reflection layer 6 from the light incident side.
1, a first back electrode layer 60, an insulating layer 64, and a second back electrode layer 65.
【0075】第一の裏面電極層60は、厚さ150μm
のステンレス鋼からなり複数の貫通孔66が設けられて
いる。透明電極層63のシート抵抗は30(Ω)、基準
状態で測定された光起電力素子の最大出力動作電流は
0.0147(A/cm2)、光起電力素子の最大出力
動作電圧は1.2(V)、貫通孔の間隔は6(mm)で
ある。The first back electrode layer 60 has a thickness of 150 μm.
And a plurality of through holes 66 are provided. The sheet resistance of the transparent electrode layer 63 is 30 (Ω), the maximum output operating current of the photovoltaic element measured in the reference state is 0.0147 (A / cm 2 ), and the maximum output operating voltage of the photovoltaic element is 1 .2 (V), the interval between the through holes is 6 (mm).
【0076】本実施例の光起電力素子には図6(b)に
示すように半径の異なる二種類の貫通孔66a,66b
が設けられおり、小なる貫通孔66aの半径は300μ
m、大なる貫通孔66bの半径は400μmである。大
なる貫通孔66bと隣接するその他の二つの大なる貫通
孔66bにより構成される三角形領域は正三角形であ
り、その正三角形領域の重心位置に小なる貫通孔66a
が設けられている。As shown in FIG. 6B, two types of through holes 66a and 66b having different radii are provided in the photovoltaic element of this embodiment.
Are provided, and the radius of the small through hole 66a is 300 μm.
m, the radius of the larger through hole 66b is 400 μm. The triangular region formed by the large through hole 66b and the other two large through holes 66b is a regular triangle, and the small through hole 66a is located at the center of gravity of the regular triangular region.
Is provided.
【0077】大なる貫通孔66b及び小なる貫通孔66
aは、YAGレーザにより形成される。YAGレーザ
は、発振波長が短いため集光特性に優れており、且つ、
金属への吸収特性が優れている為、ステンレス鋼に対す
る微細な穴開け加工に最適である。貫通孔形成時のYA
Gレーザの平均出力は、200Wである。Large through hole 66b and small through hole 66
a is formed by a YAG laser. YAG lasers have excellent light-collecting characteristics due to their short oscillation wavelength, and
Because of its excellent absorption properties to metals, it is ideal for fine drilling of stainless steel. YA when forming through holes
The average output of the G laser is 200W.
【0078】裏面反射層61は、ZnO層61a及びA
l層61bにより構成され、貫通孔66を設けた第一の
裏面電極層60の受光面側の主表面から貫通孔の内壁表
面の一部に渡り連続的に形成されている。裏面反射層6
1の形成には、スパッタ法が用いられ、第一の裏面電極
層上にAlを500nmの厚さに室温で堆積した後、Z
nOを2μmの厚さに基板温度200℃で堆積する。The back reflection layer 61 is composed of the ZnO layer 61a and the A
The first back electrode layer 60 provided with the through hole 66 is formed continuously from the main surface on the light receiving surface side to a part of the inner wall surface of the through hole. Back reflection layer 6
1 was formed by using a sputtering method. After Al was deposited on the first back electrode layer to a thickness of 500 nm at room temperature, Z was deposited.
nO is deposited to a thickness of 2 μm at a substrate temperature of 200 ° C.
【0079】光電変換層62はP型、I型、N型の非晶
質シリコンからなり、裏面反射層61の受光面側の主表
面から貫通孔の内壁表面を経て非受光面側の主表面の一
部に渡りそれぞれ連続的に形成されている。The photoelectric conversion layer 62 is made of P-type, I-type, or N-type amorphous silicon, and extends from the main surface on the light-receiving surface side of the back reflection layer 61 to the main surface on the non-light-receiving surface side through the inner wall surface of the through hole. Are formed continuously over a part of each.
【0080】光電変換層62の形成には、プラズマCV
D装置を用いてN型非晶質シリコン層62a、I型
非晶質シリコン層62b、P型非晶質シリコン層62
cという順番で形成される。The photoelectric conversion layer 62 is formed by plasma CV
Using a D device, an N-type amorphous silicon layer 62a, an I-type amorphous silicon layer 62b, and a P-type amorphous silicon layer 62
They are formed in the order of c.
【0081】(N型非晶質シリコン層の形成)H2ガス
を堆積室内に導入し、流量が50sccmになるように
マスフローコントローラーで調整し、堆積室内の圧力が
約173Pa(1.3torr)になるように調整す
る。基板の温度が220℃になるようにヒーターを設定
し、基板温度が安定したところで、SiH4ガス、PH3
/H2ガスを堆積室内に導入する。この時、SiH4ガス
の流量が1sccm、PH3/H2ガスの流量が2.5s
ccm、H2ガスの流量が50sccm、堆積室内の圧
力が約133Pa(1torr)となるように調整す
る。高周波電源としては13.56MHzのRF電源を
用いる。RF電源の電力を2Wに設定し、RF電極(高
周波導入部)にRF電力を印加し、プラズマを生起さ
せ、シャッターを開け、ZnO層61a上にN型非晶質
シリコン層の形成を開始し、層の層厚が10nmになっ
たところでシャッターを閉じ、RF電源を切ってプラズ
マを消滅させ、N型非晶質シリコン層の形成を終える。
堆積室内へのSiH4ガス、PH3/H2ガスの流入を止
め、5分間堆積室内へH2ガスを流し続けた後、H2ガス
の流入も止め、堆積室内及びガス配管内を約1.33×
10-3Pa(1×10-5torr)まで真空排気する。(Formation of N-type Amorphous Silicon Layer) H 2 gas was introduced into the deposition chamber, and the flow rate was adjusted with a mass flow controller to 50 sccm. Adjust so that The heater was set so that the substrate temperature became 220 ° C., and when the substrate temperature was stabilized, SiH 4 gas, PH 3
/ H 2 gas is introduced into the deposition chamber. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 1 sccm, and the flow rate of the PH 3 / H 2 gas was 2.5 s.
C. The flow rate of H 2 gas is adjusted to 50 sccm, and the pressure in the deposition chamber is adjusted to about 133 Pa (1 torr). A 13.56 MHz RF power supply is used as the high frequency power supply. The power of the RF power source was set to 2 W, RF power was applied to the RF electrode (high-frequency introduction part), plasma was generated, the shutter was opened, and the formation of an N-type amorphous silicon layer on the ZnO layer 61a was started. When the layer thickness reaches 10 nm, the shutter is closed, the RF power is turned off to extinguish the plasma, and the formation of the N-type amorphous silicon layer is completed.
SiH 4 gas into the deposition chamber, stopping the flow of PH 3 / H 2 gas, after continued to flow H 2 gas to 5 minutes deposition chamber, stopping the inflow of the H 2 gas, about the deposition chamber and the gas pipe 1 .33 ×
The chamber is evacuated to 10 −3 Pa (1 × 10 −5 torr).
【0082】(I型非晶質シリコン層の形成)H2ガス
を堆積室内に導入し、流量が100sccmになるよう
にマスフローコントローラーで調整し、堆積室内の圧力
が約67Pa(0.5torr)になるように調整す
る。基板の温度が250℃になるようにヒーターを設定
し、基板温度が安定したところで、SiH4ガスを堆積
室内に導入する。この時、SiH4ガスの流量が4sc
cm、H2ガスの流量が100sccm、堆積室内の圧
力が約67Pa(0.5torr)となるように調整す
る。高周波電源としては13.56MHzのRF電源を
用いる。RF電源の電力を3Wに設定し、RF電極(高
周波導入部)にRF電力を印加し、プラズマを生起さ
せ、シャッターを開け、N型非晶質シリコン層上にI型
非晶質シリコン層の形成を開始し、層の層厚が85nm
になったところでシャッターを閉じ、RF電源を切って
プラズマを消滅させ、I型非晶質シリコン層の形成を終
える。堆積室内へのSiH4ガスの流入を止め、5分間
堆積室内へH2ガスを流し続けた後、H2ガスの流入も止
め、堆積室内及びガス配管内を約1.33×10-3Pa
(1×10-5torr)まで真空排気する。(Formation of I-Type Amorphous Silicon Layer) H 2 gas was introduced into the deposition chamber, and the flow rate was adjusted to 100 sccm by a mass flow controller, and the pressure in the deposition chamber was set to about 67 Pa (0.5 torr). Adjust so that The heater is set so that the temperature of the substrate becomes 250 ° C., and when the substrate temperature is stabilized, SiH 4 gas is introduced into the deposition chamber. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 4 sc
cm, the flow rate of H 2 gas is adjusted to 100 sccm, and the pressure in the deposition chamber is adjusted to about 67 Pa (0.5 torr). A 13.56 MHz RF power supply is used as the high frequency power supply. The power of the RF power source was set to 3 W, RF power was applied to the RF electrode (high-frequency introduction part), plasma was generated, the shutter was opened, and the I-type amorphous silicon layer was formed on the N-type amorphous silicon layer. Start forming, the layer thickness is 85 nm
Then, the shutter is closed, the RF power is turned off to extinguish the plasma, and the formation of the I-type amorphous silicon layer is completed. Stop the flow of SiH 4 gas into the deposition chamber, after continued to flow H 2 gas to 5 minutes deposition chamber, H 2 flow of gas is also stopped, the deposition chamber and the gas pipe about 1.33 × 10 -3 Pa
(1 × 10 −5 torr).
【0083】(P型非晶質シリコン層の形成)H2ガス
を堆積室内に導入し、流量が40sccmになるように
マスフローコントローラーで調整し、堆積室内の圧力が
約266Pa(2.0torr)になるように調整す
る。基板の温度が250℃になるようにヒーターを設定
し、基板温度が安定したところで、SiH4/H2ガス、
BF3/H2ガスを堆積室内に導入する。この時、SiH
4/H2ガスの流量が0.25sccm、BF3/H2ガス
の流量が2sccm、H2ガスの流量が40sccm、
堆積室内の圧力が約266Pa(2.0torr)とな
るように調整する。高周波電源としては13.56MH
zのRF電源を用いる。RF電源の電力を40Wに設定
し、RF電極(高周波導入部)にRF電力を印加し、プ
ラズマを生起させ、シャッターを開け、I型非晶質シリ
コン層上にP型非晶質シリコン層の形成を開始し、層の
層厚が4nmになったところでシャッターを閉じ、RF
電源を切ってプラズマを消滅させ、P型非晶質シリコン
層の形成を終える。堆積室内へのSiH4/H2ガス、B
F3/H2ガスの流入を止め、5分間堆積室内へH2ガス
を流し続けた後、H2ガスの流入も止め、堆積室内及び
ガス配管内を約1.33×10-3Pa(1×10-5to
rr)まで真空排気する。(Formation of P-type Amorphous Silicon Layer) H 2 gas was introduced into the deposition chamber, and the flow rate was adjusted with a mass flow controller to 40 sccm, and the pressure in the deposition chamber was adjusted to about 266 Pa (2.0 torr). Adjust so that The heater was set so that the substrate temperature became 250 ° C., and when the substrate temperature was stabilized, SiH 4 / H 2 gas,
BF 3 / H 2 gas is introduced into the deposition chamber. At this time, SiH
4 / H 2 gas flow rate is 0.25 sccm, BF 3 / H 2 gas flow rate is 2 sccm, H 2 gas flow rate is 40 sccm,
The pressure in the deposition chamber is adjusted to about 266 Pa (2.0 torr). 13.56 MH as high frequency power supply
z RF power supply is used. The power of the RF power source was set to 40 W, RF power was applied to the RF electrode (high-frequency introduction part), plasma was generated, the shutter was opened, and the P-type amorphous silicon layer was formed on the I-type amorphous silicon layer. When the formation is started, the shutter is closed when the layer thickness becomes 4 nm, and the RF
The power is turned off to extinguish the plasma, and the formation of the P-type amorphous silicon layer is completed. SiH 4 / H 2 gas into the deposition chamber, B
Stopping the inflow of F 3 / H 2 gas, after continued to flow H 2 gas to 5 minutes deposition chamber, H 2 flow of gas is also stopped, the deposition chamber and the gas pipe about 1.33 × 10 -3 Pa ( 1 × 10 -5 to
Evacuate to rr).
【0084】透明電極層63はITOからなり、光電変
換層62の受光面側の主表面から貫通孔66の内壁表面
の一部に渡り連続的に形成されている。スパッタ装置を
用い、ターゲットにITOを使用し、スパッタ用ガスと
してAr/O2を30sccm/0.1sccm導入
し、DC電源より200Wの電力を投入し、基板を20
0℃に加熱しながら層厚70nmのITO層を堆積す
る。The transparent electrode layer 63 is made of ITO, and is formed continuously from the main surface on the light receiving surface side of the photoelectric conversion layer 62 to a part of the inner wall surface of the through hole 66. Using a sputtering apparatus, ITO was used as a target, Ar / O 2 was introduced as a sputtering gas at a rate of 30 sccm / 0.1 sccm, and a power of 200 W was applied from a DC power supply to set the substrate at 20 sc.
While heating to 0 ° C., a 70 nm thick ITO layer is deposited.
【0085】絶縁層64はSi3N4からなり、層厚が1
5μmとなるように第一の裏面電極層60の非受光面側
の主表面から内壁表面の一部に渡り連続的に形成され、
貫通孔内壁部及びその周辺の領域で第一の裏面電極層6
0及び裏面反射層61の露出した部分は、絶縁層64に
より完全に被覆されている。絶縁層64は、基板温度2
00℃で、スパッタ法により形成される。The insulating layer 64 is made of Si 3 N 4 and has a thickness of 1
The first back electrode layer 60 is formed continuously from the main surface on the non-light receiving surface side to a part of the inner wall surface so as to have a thickness of 5 μm,
The first back surface electrode layer 6 is formed in the inner wall portion of the through hole and the region around the through hole.
The exposed portions of the O and the back reflection layer 61 are completely covered with the insulating layer 64. The insulating layer 64 has a substrate temperature of 2
It is formed at 00 ° C. by a sputtering method.
【0086】第二の裏面電極層65は、Alからなり、
絶縁層64の非受光面側の主表面から貫通孔の内壁表面
の一部に渡り連続的に形成され、透明電極層63と電気
的に接触している。これにより、光電変換層62で発生
した電流は、貫通孔を通じて誘導され、光を遮断するグ
リッド電極を省略する事ができる。この第二の裏面電極
層65は、スパッタ装置を用いて、Alを10μmの厚
さに基板温度200℃で形成される。The second back electrode layer 65 is made of Al.
The insulating layer 64 is formed continuously from the main surface on the non-light receiving surface side to a part of the inner wall surface of the through hole, and is in electrical contact with the transparent electrode layer 63. As a result, the current generated in the photoelectric conversion layer 62 is guided through the through hole, and the grid electrode that blocks light can be omitted. The second backside electrode layer 65 is formed by using a sputtering apparatus and forming Al to a thickness of 10 μm at a substrate temperature of 200 ° C.
【0087】このように本実施例の光起電力素子は、第
一の裏面電極層に貫通孔を形成した後、裏面反射層、
光電変換層、透明電極層、絶縁層、第二の裏面
電極層という順番で積層される。As described above, in the photovoltaic element of this embodiment, after forming the through holes in the first back electrode layer, the back reflection layer,
The photoelectric conversion layer, the transparent electrode layer, the insulating layer, and the second back electrode layer are stacked in this order.
【0088】(実施例2)本発明の第二の実施例に係わ
る太陽電池モジュールの斜視図を図7(a)に、図7
(a)中のC−C断面図を図7(b)に、図7(a)中
のD部の光起電力素子の電気接続部分の拡大断面図を図
7(c)に示す。なお、ここに特記しない点に関して
は、実施例1と同様である。(Embodiment 2) A perspective view of a solar cell module according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG.
FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 7A, and FIG. 7C is an enlarged cross-sectional view of the electrical connection portion of the photovoltaic element in the portion D in FIG. Note that points which are not specially described are the same as in the first embodiment.
【0089】本実施例に係わる太陽電池モジュールは、
8枚の光起電力素子70、光起電力素子同士を電気的に
接続する銅箔71、厚さ400μmの亜鉛メッキ鋼板か
らなる補強板72、厚さ50μmのエチレン−テトラフ
ルオロエチレンフィルム(ETFE)からなる表面保護
フィルム73、厚さ100μmのポリエチレンテレフタ
レートフィルムからなる絶縁フィルム74により構成さ
れている。ここで、光起電力素子70、補強板72、表
面保護フィルム73及び絶縁フィルム74を一体化する
ために、厚さ225μmのEVAシート75が接着層と
して用いられている。The solar cell module according to the present embodiment
Eight photovoltaic elements 70, copper foil 71 for electrically connecting the photovoltaic elements to each other, reinforcing plate 72 made of galvanized steel sheet having a thickness of 400 μm, ethylene-tetrafluoroethylene film (ETFE) having a thickness of 50 μm And a protective film 73 made of a polyethylene terephthalate film having a thickness of 100 μm. Here, an EVA sheet 75 having a thickness of 225 μm is used as an adhesive layer to integrate the photovoltaic element 70, the reinforcing plate 72, the surface protection film 73, and the insulating film 74.
【0090】太陽電池モジュールの製造方法は、光起電
力素子を直列化する工程と直列化された光起電力素子を
被覆する工程に分けられる。The method for manufacturing a solar cell module can be divided into a step of serializing the photovoltaic elements and a step of coating the serialized photovoltaic elements.
【0091】光起電力素子を直列化するために8枚の光
起電力素子を横一列に並べた後、隣接する光起電力素子
において、一方の素子の第一の裏面電極層76と他方の
素子の第二の裏面電極層77を、銅箔71により電気的
に接続する。ここで、銅箔の接続箇所は、光起電力素子
の角部であり、第一の裏面電極層76と銅箔71、第二
の裏面電極層77と銅箔71は、それぞれ導電性接着剤
により接続する。光起電力素子同士を電気的に接続する
際、第一の裏面電極層に銅箔を容易に接続できるよう
に、導電性接着剤が塗られる領域(光起電力素子の角
部)において絶縁層78及び第二の裏面電極層77が1
cm×1cmの大きさで除去されている。この絶縁層7
8及び第二の裏面電極層77の除去方法として放電加工
が用いられる。After arranging eight photovoltaic elements in a horizontal line in order to serialize the photovoltaic elements, in the adjacent photovoltaic elements, the first back electrode layer 76 of one element and the other are separated. The second back electrode layer 77 of the element is electrically connected by the copper foil 71. Here, the connection point of the copper foil is a corner of the photovoltaic element, and the first back electrode layer 76 and the copper foil 71, and the second back electrode layer 77 and the copper foil 71 are each made of a conductive adhesive. Connect with When electrically connecting the photovoltaic elements to each other, an insulating layer is formed in a region (corner of the photovoltaic element) where the conductive adhesive is applied so that the copper foil can be easily connected to the first back electrode layer. 78 and the second back electrode layer 77 are 1
It has been removed in a size of cm × 1 cm. This insulating layer 7
Electric discharge machining is used as a method for removing the eighth and second back electrode layers 77.
【0092】8枚の光起電力素子を直列化した後、光起
電力素子70の非受光面側に絶縁フィルム74、前記絶
縁フィルムの非受光面側に補強板72、光起電力素子の
受光面側に表面保護フィルム73をそれぞれ配置し、1
重真空方式のラミネート装置を用いて真空加熱する。そ
の際の作成条件は、排気速度約104Pa/sec(7
6torr/sec)、真空度約670Pa(5tor
r)で30分間排気後、160℃の熱風オーブンにラミ
ネート装置を投入し、50分間加熱する。その後、ラミ
ネート装置を熱風オーブンから取り出し、常温で冷却
し、平板の太陽電池モジュールが完成する。After the eight photovoltaic elements are serialized, an insulating film 74 is provided on the non-light-receiving side of the photovoltaic element 70, a reinforcing plate 72 is provided on the non-light-receiving side of the insulating film, and a light-receiving element of the photovoltaic element is provided. The surface protection films 73 are arranged on the surface side, respectively.
Vacuum heating is performed using a heavy vacuum laminating apparatus. The preparation conditions at that time are as follows: pumping speed of about 10 4 Pa / sec (7
6 torr / sec), degree of vacuum about 670 Pa (5 torr)
After evacuation in r) for 30 minutes, the laminating apparatus is put into a hot air oven at 160 ° C. and heated for 50 minutes. Thereafter, the laminating apparatus is taken out of the hot-air oven and cooled at room temperature to complete a flat solar cell module.
【0093】(実施例3)本発明の実施例3に係わる光
起電力素子は、裏面反射層がニッケルからなり、メッキ
法により形成されることを特徴としている。裏面反射層
をメッキ法を用いて形成することにより、第一の裏面電
極層の受光面側の主表面及び貫通孔内壁表面以外に、第
一の裏面電極層の非受光面側の貫通孔周辺の主表面にも
層を形成することができる。これにより、貫通孔形成時
に第一の裏面電極層の非受光面側に発生したバリを被覆
し、バリの凹凸を小さくすることができる。その結果、
後の工程で、バリ発生箇所において層が正常に形成され
やすくなり、短絡欠陥が発生しにくくなり、歩留り性が
向上する。なお、ここに特記しない点に関しては、実施
例1乃至実施例2と同様である。(Embodiment 3) The photovoltaic element according to Embodiment 3 of the present invention is characterized in that the back reflection layer is made of nickel and formed by plating. By forming the back reflection layer using a plating method, in addition to the main surface on the light-receiving surface side of the first back electrode layer and the inner wall surface of the through-hole, around the through-hole on the non-light-receiving surface side of the first back electrode layer. A layer can also be formed on the main surface of. Thereby, the burr generated on the non-light-receiving surface side of the first back electrode layer at the time of forming the through-hole can be covered, and the unevenness of the burr can be reduced. as a result,
In a later step, a layer is likely to be normally formed at a location where burrs are generated, short-circuit defects are less likely to occur, and the yield is improved. Note that points which are not specially described are the same as in the first and second embodiments.
【0094】第一の裏面電極層のニッケルメッキは次の
ように行なう。まず、陰極電解脱脂を10A/dm2、
5min、陽極電解脱脂を10A/dm2、2min行
ない、その後、塩酸洗浄を行なう。次に、ニッケルスト
ライク浴にて3A/dm2、30secニッケルの核付
けを行なった後、ニッケルメッキ浴にて3A/dm2、
4minニッケルメッキを行なう。これにより、2μm
のニッケルがメッキされる。The nickel plating of the first back electrode layer is performed as follows. First, cathodic electrolytic degreasing is performed at 10 A / dm 2 ,
Anode electrolytic degreasing is performed for 5 min at 10 A / dm 2 for 2 min, followed by hydrochloric acid washing. Next, after nucleating nickel at 3 A / dm 2 for 30 sec in a nickel strike bath, 3 A / dm 2 ,
Perform nickel plating for 4 minutes. Thereby, 2 μm
Of nickel is plated.
【0095】[0095]
【発明の効果】以上説明したように本発明の光起電力素
子によれば、少なくともサイズが異なる2種類の大なる
貫通孔Aと小なる貫通孔Bを有し、大なる貫通孔Aと隣
接するその他の2つの大なる貫通孔Aにより構成される
三角形領域内に、少なくとも1つの小なる貫通孔Bを有
することにより、貫通孔の内壁面で十分な膜厚が確保で
きず透明電極層と第二の裏面電極層が電気的に接触して
いない欠陥箇所が光起電力素子の一部に集中的に発生す
るのを防止し、電力損失が増大するのを最小限に食い止
めることができる。As described above, according to the photovoltaic element of the present invention, at least two types of large through holes A and small through holes B having different sizes are provided, and the large through hole A is adjacent to the large through hole A. By providing at least one small through-hole B in a triangular region formed by the other two large through-holes A, a sufficient film thickness cannot be secured on the inner wall surface of the through-hole, and the transparent electrode layer and It is possible to prevent a defective portion where the second back electrode layer is not in electrical contact from occurring intensively in a part of the photovoltaic element, and to minimize an increase in power loss.
【図1】光起電力素子の電力損失を求める計算式を導く
ために用いたモデル図である。FIG. 1 is a model diagram used to derive a calculation formula for calculating a power loss of a photovoltaic element.
【図2】透明電極層で発生する電力損失の厳密解と近似
値を比較したグラフである。FIG. 2 is a graph comparing an exact solution and an approximate value of a power loss generated in a transparent electrode layer.
【図3】本発明の実施形態例に係わる光起電力素子を受
光面側から見た平面図及び貫通孔部を拡大した断面図で
ある。FIG. 3 is a plan view of the photovoltaic element according to the embodiment of the present invention viewed from the light receiving surface side and an enlarged sectional view of a through-hole portion.
【図4】貫通孔のアスペクト比と膜厚比の関係を示すグ
ラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between an aspect ratio of a through hole and a film thickness ratio.
【図5】本発明の実施形態例に係わる太陽電池モジュー
ルの斜視図及び断面図である。FIG. 5 is a perspective view and a sectional view of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例1に係わる光起電力素子を受光
面側から見た平面図及び貫通孔部を拡大した断面図であ
る。FIG. 6 is a plan view of the photovoltaic element according to the first embodiment of the present invention viewed from the light receiving surface side and an enlarged cross-sectional view of the through hole.
【図7】本発明の実施例2に係わる太陽電池モジュール
の斜視図、断面図及び光起電力素子の電気接続部を示す
断面図である。FIG. 7 is a perspective view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view illustrating an electrical connection portion of a photovoltaic element according to a second embodiment of the present invention.
10、30、50、67、70 光起電力素子 11、37、66 貫通孔 31、60、76 第一の裏面電極層(導電性基板) 32、61、79 裏面反射層 33、62、700 光電変換層 34、63、701 透明電極層 35、64、78 絶縁層 36、65、77 第二の裏面電極層 51 被覆材 61b Al層 61a ZnO層 62 a N型非晶質シリコン層 62b I型非晶質シリコン層 62c P型非晶質シリコン層 71 銅箔 72 補強板 73 表面保護フィルム 74 絶縁フィルム 75 EVAシート 10, 30, 50, 67, 70 Photovoltaic elements 11, 37, 66 Through holes 31, 60, 76 First back electrode layer (conductive substrate) 32, 61, 79 Back reflection layer 33, 62, 700 Conversion layer 34, 63, 701 Transparent electrode layer 35, 64, 78 Insulating layer 36, 65, 77 Second back electrode layer 51 Coating material 61b Al layer 61a ZnO layer 62 a N-type amorphous silicon layer 62b I-type non-type Amorphous silicon layer 62c P-type amorphous silicon layer 71 Copper foil 72 Reinforcement plate 73 Surface protection film 74 Insulation film 75 EVA sheet
フロントページの続き (72)発明者 高林 明治 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 5F051 AA05 CA15 CA40 CB27 EA03 FA02 FA03 FA04 FA14 FA15 FA19 FA23 GA02 JA05 Continued on the front page (72) Inventor Meiji Takabayashi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. (reference) 5F051 AA05 CA15 CA40 CB27 EA03 FA02 FA03 FA04 FA14 FA15 FA19 FA23 GA02 JA05
Claims (15)
光電変換層、第一の裏面電極層、絶縁層、第二の裏面電
極層を有し、透明電極層と第二の裏面電極層が貫通孔を
介して電気的に導通された光起電力素子において、 前記貫通孔は、少なくともサイズが異なる2種類の大な
る貫通孔Aと小なる貫通孔Bを有しており、大なる貫通
孔Aと隣接するその他の2つの大なる貫通孔Aにより構
成される三角形領域内に、少なくとも1つの小なる貫通
孔Bを有することを特徴とする光起電力素子。(1) a transparent electrode layer at least from a light incident side;
A photovoltaic element having a photoelectric conversion layer, a first back electrode layer, an insulating layer, and a second back electrode layer, wherein the transparent electrode layer and the second back electrode layer are electrically connected to each other through through holes. In the above, the through-hole has at least two kinds of large through-holes A having different sizes and a small through-hole B, and is constituted by the other two large through-holes A adjacent to the large through-hole A. A photovoltaic element having at least one small through-hole B in a triangular region to be formed.
2つの大なる貫通孔Aにより構成される三角形領域の重
心位置に、前記小なる貫通孔Bを有することを特徴とす
る請求項1に記載の光起電力素子。2. The small through hole B is provided at a position of the center of gravity of a triangular area formed by the other large through hole A adjacent to the large through hole A. 3. The photovoltaic device according to claim 1.
2つの大なる貫通孔Aにより構成される三角形領域は正
三角形領域であることを特徴とする請求項1又は2に記
載の光起電力素子。3. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the triangular region formed by the other large through-hole A adjacent to the large through-hole A is an equilateral triangular region. Power element.
形状が概略円形であって、前記光起電力素子の透明電極
層のシート抵抗をR(Ω)、基準状態で測定された光起
電力素子の最大出力動作電流をIpm(A/cm2)、
光起電力素子の最大出力動作電圧をVpm(V)、小な
る貫通孔Bの間隔をd(mm)としたとき、小なる貫通
孔Bの半径r(μm)が 【数1】 を満たしていることを特徴とする請求項1乃至3のいず
れかに記載の光起電力素子。4. The small through hole B has a substantially circular shape when viewed from the main surface side, and the transparent electrode layer of the photovoltaic element has a sheet resistance R (Ω) measured in a reference state. The maximum output operating current of the photovoltaic element is Ipm (A / cm 2 ),
When the maximum output operation voltage of the photovoltaic element is Vpm (V) and the interval between the small through holes B is d (mm), the radius r (μm) of the small through hole B is 4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein
間に裏面反射層が形成されていることを特徴とする請求
項1乃至4のいずれかに記載の光起電力素子。5. The photovoltaic device according to claim 1, wherein a back reflection layer is formed between the first back electrode layer and the photoelectric conversion layer.
導電性基板であり、前記透明電極層、光電変換層、絶縁
層及び第二の裏面電極層が、各形成面から貫通孔内壁表
面の少なくとも一部に渡り連続的に形成されていること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光起電
力素子。6. The first back electrode layer is a conductive substrate having a through hole, and the transparent electrode layer, the photoelectric conversion layer, the insulating layer, and the second back electrode layer are formed on the inner wall of the through hole from the respective forming surfaces. The photovoltaic device according to any one of claims 1 to 4, wherein the photovoltaic device is formed continuously over at least a part of the surface.
通孔内壁表面を経て前記導電性基板の非受光面側表面の
少なくとも一部に渡り連続的に形成されていることを特
徴とする請求項6に記載の光起電力素子。7. At least a part of the photoelectric conversion layer is formed continuously over at least a part of a non-light-receiving surface side surface of the conductive substrate via an inner wall surface of the through hole. Item 7. A photovoltaic element according to Item 6.
生したバリ又はバリの残渣が、主に非受光面側にくるよ
うに配されていることを特徴とする請求項6又は7に記
載の光起電力素子。8. The method according to claim 6, wherein burrs or burrs generated due to the formation of the through holes in the conductive substrate are arranged so as to mainly come to the non-light receiving surface side. The photovoltaic device according to any one of the preceding claims.
は、光入射面側から見た形状が概略円形であって、前記
導電性基板の厚みをT、小なる貫通孔Bの孔径をDとし
たとき、T/Dが1以下であることを特徴とする請求項
6乃至8のいずれかに記載の光起電力素子。9. The large through hole A and the small through hole B
Has a substantially circular shape when viewed from the light incident surface side, and when the thickness of the conductive substrate is T and the hole diameter of the small through hole B is D, T / D is 1 or less. The photovoltaic device according to any one of claims 6 to 8, wherein
の間に裏面反射層が形成されており、該裏面反射層の少
なくとも一部が、貫通孔の内壁表面を経て前記導電性基
板の非受光面側表面の少なくとも一部に渡り連続的に形
成されていることを特徴とする請求項6乃至9のいずれ
かに記載の光起電力素子。10. A back reflection layer is formed between the first back electrode layer and the photoelectric conversion layer, and at least a part of the back reflection layer is formed on the conductive substrate via an inner wall surface of a through hole. 10. The photovoltaic device according to claim 6, wherein the photovoltaic device is formed continuously over at least a part of the non-light receiving surface side surface of the photovoltaic device.
から構成されていることを特徴とする請求項5又は10
に記載の光起電力素子。11. The back reflection layer is composed of a metal layer and a semiconductor layer.
3. The photovoltaic device according to claim 1.
接合、ヘテロ接合、又は、ショットキー障壁の何れかを
有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに
記載の光起電力素子。12. The photoelectric conversion layer is a PN junction, a PIN
The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device has one of a junction, a heterojunction, and a Schottky barrier.
又はそれらの混相から構成されていることを特徴とする
請求項1乃至12のいずれかに記載の光起電力素子。13. The photoelectric conversion layer according to claim 1, wherein the photoelectric conversion layer is amorphous, crystalline,
13. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device is formed of a mixed phase thereof.
半導体、微結晶シリコン系半導体、多結晶シリコン系半
導体、多結晶化合物系半導体の何れかから構成されてい
ることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載
の光起電力素子。14. The semiconductor device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion layer is made of any of an amorphous silicon-based semiconductor, a microcrystalline silicon-based semiconductor, a polycrystalline silicon-based semiconductor, and a polycrystalline compound-based semiconductor. 13. The photovoltaic element according to any one of 1 to 12.
光起電力素子の少なくとも一部を耐環境性被覆材により
被覆したことを特徴とする太陽電池モジュール。15. A solar cell module, wherein at least a part of the photovoltaic element according to claim 1 is covered with an environment-resistant covering material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001001033A JP2002208718A (en) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | Photovoltaic element and solar cell module |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2001001033A JP2002208718A (en) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | Photovoltaic element and solar cell module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=18869713
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Country | Link |
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JP (1) | JP2002208718A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009037734A1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-03-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Photoelectric conversion apparatus and method for manufacturing the same |
CN102556931A (en) * | 2011-12-19 | 2012-07-11 | 上海交通大学 | Microelectrode array with electrode point distance capable of exceeding micromaching precision and preparation method of microelectrode array |
-
2001
- 2001-01-09 JP JP2001001033A patent/JP2002208718A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2009037734A1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-03-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Photoelectric conversion apparatus and method for manufacturing the same |
KR101120188B1 (en) | 2007-09-18 | 2012-03-16 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | Photoelectric conversion apparatus and method for manufacturing the same |
CN102556931A (en) * | 2011-12-19 | 2012-07-11 | 上海交通大学 | Microelectrode array with electrode point distance capable of exceeding micromaching precision and preparation method of microelectrode array |
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