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JP2016103583A - Photoelectric conversion module - Google Patents

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JP2016103583A
JP2016103583A JP2014241644A JP2014241644A JP2016103583A JP 2016103583 A JP2016103583 A JP 2016103583A JP 2014241644 A JP2014241644 A JP 2014241644A JP 2014241644 A JP2014241644 A JP 2014241644A JP 2016103583 A JP2016103583 A JP 2016103583A
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Japan
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wiring conductor
photoelectric conversion
conversion module
output electrode
substrate
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JP2014241644A
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Japanese (ja)
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祐介 宮道
Yusuke Miyamichi
祐介 宮道
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable photoelectric conversion module capable of obtaining high electric power over a long period of time by reducing an increase in resistance of a wiring conductor.SOLUTION: A photoelectric conversion module 101 includes: a substrate 1 having one main surface; a photoelectric conversion part 11 arranged on the one main surface; a belt-like output electrode 8 arranged on the one main surface or the photoelectric conversion part 11 so as to be electrically connected to the photoelectric conversion part 11 and extending in one direction; a belt-like wiring conductor electrically connected to the output electrode 8 and led out to a rear surface of the substrate 1 through a through-hole 1a provided in the substrate 1 or through a side surface of the substrate 1; and a sealing material covering the photoelectric conversion part 11 and the wiring conductor. The wiring conductor has a first wiring conductor 9 connected to the output electrode 8 and a second wiring conductor 19 led out to the rear surface from the one main surface of the substrate 1. A surface part of the second wiring conductor 19 has higher resistance to corrosion due to moisture than a surface part of the first wiring conductor 9.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は光電変換部で発電した電力を取り出すための配線導体を具備する光電変換モジュールに関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion module including a wiring conductor for taking out electric power generated by a photoelectric conversion unit.

近年、エネルギー問題や環境問題の深刻化に伴い、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電が注目を集めている。   In recent years, photovoltaic power generation that converts light energy into electric energy has attracted attention as energy problems and environmental problems become more serious.

この太陽光発電に使用される光電変換モジュールでは、光電変換部から得られた電力を、リード線等の配線導体を介して外部に取り出している。このような光電変換モジュールでは、基板の表面の中央部に半導体層を用いて光電変換部が形成されており、その光電変換部の正極および負極にそれぞれ接続された配線導体が、基板の表面における光電変換部の周辺部で引き回された後、基板の裏面に配置された端子ボックスの内部に導出されている。
(例えば、特許文献1参照)。
In the photoelectric conversion module used for this photovoltaic power generation, the electric power obtained from the photoelectric conversion unit is taken out through a wiring conductor such as a lead wire. In such a photoelectric conversion module, a photoelectric conversion part is formed using a semiconductor layer in the center part of the surface of the substrate, and wiring conductors respectively connected to the positive electrode and the negative electrode of the photoelectric conversion part are on the surface of the substrate. After being routed around the photoelectric conversion portion, it is led out into a terminal box disposed on the back surface of the substrate.
(For example, refer to Patent Document 1).

特開2010−056251号公報JP 2010-056251 A

上記特許文献1に示すような光電変換装置は、基板の裏面に引き出された配線導体が、外部の水分によって腐食しやすい傾向がある。その結果、長期間使用していると、配線導体の電気抵抗が高くなって、効率よく電力を取り出すことが困難である。   In the photoelectric conversion device as shown in Patent Document 1, the wiring conductor drawn out on the back surface of the substrate tends to be corroded by external moisture. As a result, when used for a long period of time, the electrical resistance of the wiring conductor is increased, making it difficult to efficiently extract power.

よって、本発明は、配線導体の高抵抗化を低減し、長期にわたって高い電力を得ることが可能な信頼性の高い光電変換モジュールを提供する。   Therefore, the present invention provides a highly reliable photoelectric conversion module capable of reducing the increase in resistance of a wiring conductor and obtaining high power over a long period of time.

本発明の一態様に係る光電変換モジュールは、一主面を有する基板と、前記一主面上に配置された光電変換部と、前記一主面上または前記光電変換部上に前記光電変換部と電気的に接続するように配置された、一方向に延びる帯状の出力電極と、該出力電極に電気的に接続されており、前記基板に設けられた貫通孔を通ってまたは前記基板の側面を通って前記基板の裏面へ導出された帯状の配線導体と、前記光電変換部および前記配線導体を覆う封止材とを具備しており、前記配線導体は、前記出力電極と接続されている第一の配線導体と前記一主面から前記裏面へ導出されている第二の配線導体を有しており、前記第一の配線導体の表面部に比べて前記第二の配線導体の表面部は水分による腐食耐性が高いことを特徴とする。   A photoelectric conversion module according to an aspect of the present invention includes a substrate having one main surface, a photoelectric conversion unit disposed on the one main surface, and the photoelectric conversion unit on the one main surface or on the photoelectric conversion unit. A band-shaped output electrode extending in one direction and disposed so as to be electrically connected to the output electrode, and electrically connected to the output electrode, through a through-hole provided in the substrate, or on a side surface of the substrate And a strip-shaped wiring conductor led to the back surface of the substrate, and a sealing material covering the photoelectric conversion portion and the wiring conductor, and the wiring conductor is connected to the output electrode. The first wiring conductor and the second wiring conductor led out from the one main surface to the back surface, and the surface portion of the second wiring conductor compared to the surface portion of the first wiring conductor Is characterized by high resistance to corrosion by moisture.

本発明の一態様に係る光電変換モジュールによれば、配線導体の高抵抗化を低減し、長期にわたって高い電力を得ることができる。   According to the photoelectric conversion module of one embodiment of the present invention, it is possible to reduce the increase in resistance of the wiring conductor and obtain high power over a long period of time.

第1実施形態に係る光電変換モジュ−ルの封止材を設けていない状態の斜視図である。It is a perspective view in the state where the sealing material of the photoelectric conversion module concerning a 1st embodiment is not provided. 図1の光電変換モジュ−ルの平面図である。It is a top view of the photoelectric conversion module of FIG. 図2における第一の配線導体と第二の配線導体との接続部を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the connection part of the 1st wiring conductor in FIG. 2, and a 2nd wiring conductor. 図3のA−A線における第一の配線導体と第二の配線導体との接続部の断面図である。It is sectional drawing of the connection part of the 1st wiring conductor and the 2nd wiring conductor in the AA line of FIG. 図3のB−B線における第一の配線導体と第二の配線導体との接続部の断面図である。It is sectional drawing of the connection part of the 1st wiring conductor and the 2nd wiring conductor in the BB line of FIG. 図1の光電変換モジュールにおける光電変換部の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the photoelectric conversion part in the photoelectric conversion module of FIG. 図1の光電変換モジュールにおける光電変換部の要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of the photoelectric conversion part in the photoelectric conversion module of FIG. 第2実施形態に係る光電変換モジュ−ルの封止材を設けていない状態の斜視図である。It is a perspective view of the state which has not provided the sealing material of the photoelectric conversion module which concerns on 2nd Embodiment. 図8の光電変換モジュ−ルの平面図である。It is a top view of the photoelectric conversion module of FIG.

本発明の一態様に係る光電変換モジュ−ルについて、図面を参照しつつ説明する。なお、各図には、後述する光電変換セルの配列方向をX軸とする右手系のXYZ座標を付している。   A photoelectric conversion module according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, right-handed XYZ coordinates with the X-axis as the arrangement direction of photoelectric conversion cells described later are attached.

<第1実施形態に係る光電変換モジュール>
図1〜図7は、配線導体等の構成を見やすくするため、封止材を除いた状態の第1実施形態に係る光電変換モジュール101の構成を示している。
<Photoelectric Conversion Module According to First Embodiment>
1 to 7 show the configuration of the photoelectric conversion module 101 according to the first embodiment in a state in which the sealing material is removed in order to make the configuration of wiring conductors and the like easier to see.

光電変換モジュール101は、基板1と、光電変換部11と、出力電極8と、第一の配線導体9と、第二の配線導体19とを備えている。   The photoelectric conversion module 101 includes a substrate 1, a photoelectric conversion unit 11, an output electrode 8, a first wiring conductor 9, and a second wiring conductor 19.

基板1は、光電変換部11を支持する機能を有している。また、基板1の材質としては、は、厚さ1〜3mm程度の青板ガラス(ソーダライムガラス)または硼珪酸ガラス等が挙げられる。なお、基板1の材質としてはこれに限定されず、他のガラス、セラミックス、樹脂および金属等が用いられてもよい。また、基板1の形状は、例えば矩形状、円形状等の平板状であればよい。   The substrate 1 has a function of supporting the photoelectric conversion unit 11. Examples of the material of the substrate 1 include blue plate glass (soda lime glass) or borosilicate glass having a thickness of about 1 to 3 mm. Note that the material of the substrate 1 is not limited to this, and other glass, ceramics, resin, metal, or the like may be used. Moreover, the shape of the board | substrate 1 should just be flat form, such as rectangular shape and circular shape, for example.

光電変換部11は、基板1の一主面上に設けられている。光電変換部11は、発電の出力を高めるという観点から、複数の光電変換セルが互いに電気的に接続され、基板1上で集積化されている。そして、光電変換モジュール101を平面視したときの光電変換部11の全体形状は矩形状である。光電変換部11の詳細については後述する。   The photoelectric conversion unit 11 is provided on one main surface of the substrate 1. In the photoelectric conversion unit 11, a plurality of photoelectric conversion cells are electrically connected to each other and integrated on the substrate 1 from the viewpoint of increasing the output of power generation. The overall shape of the photoelectric conversion unit 11 when the photoelectric conversion module 101 is viewed in plan is a rectangular shape. Details of the photoelectric conversion unit 11 will be described later.

出力電極8は、基板1の一主面上で、一対のものが光電変換部11の一対の電極にそれぞれ電気的に接続されるように設けられている。図1〜図7の例では、出力電極8が、光電変換部11の一方の電極に接続された出力電極8Aと、光電変換部11の他方の電極に接続された出力電極8Bとの一対を有する例を示している。なお、出力電極8は基板1の一主面上における光電変換部11の外側の部位でなくとも、光電変換部11の上面上に設けられていてもよい。   The output electrode 8 is provided on one main surface of the substrate 1 so that a pair of electrodes are electrically connected to the pair of electrodes of the photoelectric conversion unit 11. In the example of FIGS. 1 to 7, the output electrode 8 is a pair of an output electrode 8 </ b> A connected to one electrode of the photoelectric conversion unit 11 and an output electrode 8 </ b> B connected to the other electrode of the photoelectric conversion unit 11. The example which has is shown. Note that the output electrode 8 may be provided on the upper surface of the photoelectric conversion unit 11 instead of being located on the main surface of the substrate 1 outside the photoelectric conversion unit 11.

出力電極8は、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)または金(Au)等の金属またはこれらの合金を含む薄膜であればよい。また、これらの金属が積層されてなる構造体であってもよい。この出力電極8は、例えば、基板1上にスパッタリング法または蒸着法等を利用して、厚さ0.2〜1μm程度に形成すればよい。出力電極8は、工程を簡略化するという観点からは、後述する下部電極層2と同じ材料で下部電極層2の作製と同時に作製されてもよい。   The output electrode 8 may be a thin film containing a metal such as molybdenum (Mo), aluminum (Al), titanium (Ti), tantalum (Ta), gold (Au), or an alloy thereof. Moreover, the structure formed by laminating | stacking these metals may be sufficient. The output electrode 8 may be formed to a thickness of about 0.2 to 1 μm on the substrate 1 by using a sputtering method or a vapor deposition method, for example. From the viewpoint of simplifying the process, the output electrode 8 may be manufactured at the same time as the lower electrode layer 2 with the same material as the lower electrode layer 2 described later.

第一の配線導体9および第二の配線導体19は、光電変換部11で発電された電力を光電変換モジュール101の外部に取り出すための導電路として機能する。   The first wiring conductor 9 and the second wiring conductor 19 function as a conductive path for taking out the electric power generated by the photoelectric conversion unit 11 to the outside of the photoelectric conversion module 101.

第一の配線導体9は、光電変換部11の第1辺に沿って、この第1辺に平行な第1方向(Y軸方向)に帯状に延びるように配置されている。また、第一の配線導体9は出力電極8に接続されており、これによって光電変換部11と第一の配線導体9とが電気的に接続されている。なお、光電変換部11の第1辺とは、図2において矩形状の太線で示されている光電変換部11の+X側および−X側の辺(Y軸に平行な辺)のことである。図1〜図7の例では、第一の配線導体9が、出力電極8Aに接続された第一の配線導体9Aと、出力電極8Bに接続された第一の配線導体9Bとの1対を有する例を示している。   The first wiring conductor 9 is disposed along the first side of the photoelectric conversion unit 11 so as to extend in a strip shape in a first direction (Y-axis direction) parallel to the first side. Further, the first wiring conductor 9 is connected to the output electrode 8, whereby the photoelectric conversion unit 11 and the first wiring conductor 9 are electrically connected. The first side of the photoelectric conversion unit 11 is the + X side and −X side sides (sides parallel to the Y axis) of the photoelectric conversion unit 11 indicated by the thick rectangular lines in FIG. . In the example of FIGS. 1 to 7, the first wiring conductor 9 is a pair of the first wiring conductor 9A connected to the output electrode 8A and the first wiring conductor 9B connected to the output electrode 8B. The example which has is shown.

第二の配線導体19は、一端が上記第一の配線導体9に接続されており、図1および図2に示すように基板1に設けられた貫通孔1aを通って、あるいは基板1の側面を通って、他端が基板1の裏面へ導出されている。そして、第二の配線導体19の表面部は、第一の配線導体9の表面部に比べて水分による腐食耐性が高くなっている。   One end of the second wiring conductor 19 is connected to the first wiring conductor 9 and passes through a through hole 1a provided in the substrate 1 as shown in FIGS. The other end is led out to the back surface of the substrate 1. The surface portion of the second wiring conductor 19 has higher corrosion resistance due to moisture than the surface portion of the first wiring conductor 9.

このような構成によって、基板1の裏面側から貫通孔1aの近傍に水分が浸入してきたとしても第一の配線導体9および第二の配線導体19から成る導電路が高抵抗化する(電気抵抗が高くなる)のを低減することができる。その結果、長期にわたって高い電力を得ることができる光電変換モジュール101とすることができる。   With such a configuration, even if moisture enters the vicinity of the through-hole 1a from the back side of the substrate 1, the conductive path including the first wiring conductor 9 and the second wiring conductor 19 has a high resistance (electric resistance). Can be reduced). As a result, the photoelectric conversion module 101 capable of obtaining high power over a long period can be obtained.

第二の配線導体19の表面部が、第一の配線導体9の表面部に比べて水分による腐食耐性が高いというのは、第二の配線導体19の表面部および第一の配線導体9の表面部を水と接触させた場合に、第二の配線導体19の表面部の方が、腐食による高抵抗化が起こり難いことをいう。   The reason why the surface portion of the second wiring conductor 19 is higher in corrosion resistance due to moisture than the surface portion of the first wiring conductor 9 is that the surface portion of the second wiring conductor 19 and the first wiring conductor 9 When the surface portion is brought into contact with water, the surface portion of the second wiring conductor 19 is less likely to have high resistance due to corrosion.

第一の配線導体9は、出力電極8との電気的な接続を良好にするという観点からは、銀(Ag)、銅(Cu)等の導電体が用いられる。第一の配線導体9は、厚みが0.3〜2mm程度、幅が2〜6mm程度の帯状である。第一の配線導体9は出力電極8に、半田付けや導電性接着剤による接着、超音波溶接等の溶接によって電気的に接続されている。
出力電極8表面から第一の配線導体9表面の高さを低くするという観点からは、第一の配線導体9は出力電極8に溶接によって接続されていてもよい。
The first wiring conductor 9 is made of a conductor such as silver (Ag) or copper (Cu) from the viewpoint of improving electrical connection with the output electrode 8. The first wiring conductor 9 has a strip shape with a thickness of about 0.3 to 2 mm and a width of about 2 to 6 mm. The first wiring conductor 9 is electrically connected to the output electrode 8 by soldering, bonding with a conductive adhesive, or welding such as ultrasonic welding.
From the viewpoint of reducing the height of the surface of the first wiring conductor 9 from the surface of the output electrode 8, the first wiring conductor 9 may be connected to the output electrode 8 by welding.

第二の配線導体19は、少なくとも表面部が第一の配線導体9の表面部よりも腐食耐性が高ければよい。つまり、第二の配線導体19は、全部が第一の配線導体9の表面部よりも腐食耐性の高い材料であってもよく、Ag、Cu等の導電性の高い本体部の表面に第一の配線導体9の表面部よりも腐食耐性の高い皮膜が被着されたものであってもよい。第二の配線導体19は、全部が第一の配線導体9の表面部よりも腐食耐性の高い材料である場合、より腐食耐性が高くなり、配線導体の高抵抗化をさらに低減できる。また、第二の配線導体19は、Ag、Cu等の導電性の高い本体部の表面に第一の配線導体9の表面部よりも腐食耐性の高い皮膜が被着されたものである場合、電気導電性および腐食性をともにより高めることができる。   The second wiring conductor 19 only needs to have a higher corrosion resistance than at least the surface portion of the first wiring conductor 9. That is, the second wiring conductor 19 may be entirely made of a material having higher corrosion resistance than the surface portion of the first wiring conductor 9, and the first wiring conductor 19 may be formed on the surface of the highly conductive main body portion such as Ag or Cu. A film having a higher corrosion resistance than the surface portion of the wiring conductor 9 may be applied. When all the second wiring conductors 19 are made of a material having higher corrosion resistance than the surface portion of the first wiring conductor 9, the second wiring conductor 19 has higher corrosion resistance and can further reduce the increase in resistance of the wiring conductor. Further, when the second wiring conductor 19 is a film having a higher corrosion resistance than the surface portion of the first wiring conductor 9 on the surface of the main body portion having high conductivity such as Ag and Cu, Both electrical conductivity and corrosivity can be increased.

第一の配線導体9の表面部がAgやCuである場合、第二の配線導体19の少なくとも表面部は、アルミニウム(Al)等の不動態を形成可能な材料、または白金等のAgやCuよりもイオン化傾向の低い材料であればよい。第二の配線導体19は、厚みが0.1〜2mm程度、幅が2〜6mm程度の帯状である。   When the surface portion of the first wiring conductor 9 is Ag or Cu, at least the surface portion of the second wiring conductor 19 is made of a material capable of forming a passive state such as aluminum (Al), or Ag or Cu such as platinum. Any material that has a lower ionization tendency may be used. The second wiring conductor 19 has a strip shape with a thickness of about 0.1 to 2 mm and a width of about 2 to 6 mm.

第一の配線導体9と第二の配線導体19とは、図1〜図5に示すように、出力電極8上で接続されていてもよい。特に、図3〜図5に示すように、第一の配線導体9と第二の配
線導体19との接続部において、第二の配線導体19一部は第一の配線導体9の上に位置するとともに第二の配線導体19の他の一部は出力電極8に、半田付けや導電性接着剤による接着、溶接等によって接続されていてもよい。このような構成である場合、第二の配線導体19が出力電極8に固定されるため、第一の配線導体9と第二の配線導体19との接続信頼性がより高くなる。また、第一の配線導体9表面から第二の配線導体19表面の高さを低くするという観点からは、第一の配線導体9と第二の配線導体19とは溶接によって接続されていてもよい。
As shown in FIGS. 1 to 5, the first wiring conductor 9 and the second wiring conductor 19 may be connected on the output electrode 8. In particular, as shown in FIGS. 3 to 5, in the connection portion between the first wiring conductor 9 and the second wiring conductor 19, a part of the second wiring conductor 19 is positioned on the first wiring conductor 9. In addition, the other part of the second wiring conductor 19 may be connected to the output electrode 8 by soldering, bonding with a conductive adhesive, welding, or the like. In such a configuration, since the second wiring conductor 19 is fixed to the output electrode 8, the connection reliability between the first wiring conductor 9 and the second wiring conductor 19 becomes higher. Further, from the viewpoint of reducing the height of the surface of the second wiring conductor 19 from the surface of the first wiring conductor 9, the first wiring conductor 9 and the second wiring conductor 19 may be connected by welding. Good.

基板1上に設けられた、上記光電変換部11、出力電極8、第一の配線導体9および第二の配線導体19は、封止材(図示せず)によって封止されている。封止材としては、例えば共重合したエチレンビニルアセテート(EVA)を主成分とする樹脂やポリビニルブチラール(PVB)を主成分とする樹脂等が挙げられる。   The photoelectric conversion unit 11, the output electrode 8, the first wiring conductor 9, and the second wiring conductor 19 provided on the substrate 1 are sealed with a sealing material (not shown). Examples of the sealing material include a resin mainly composed of copolymerized ethylene vinyl acetate (EVA) and a resin mainly composed of polyvinyl butyral (PVB).

<光電変換部>
次に、光電変換部11について説明する。図6は光電変換モジュール101のY方向の中央部における光電変換部11を示す部分断面図であり、図7はその部位の要部斜視図である。なお、図6および図7の構成は、光電変換モジュール101に用いられる光電変換部11の一例を示すものであって、これに限定されるものではない。
<Photoelectric conversion unit>
Next, the photoelectric conversion unit 11 will be described. FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing the photoelectric conversion unit 11 at the center in the Y direction of the photoelectric conversion module 101, and FIG. 7 is a perspective view of the main part of the part. 6 and 7 show an example of the photoelectric conversion unit 11 used in the photoelectric conversion module 101, and the present invention is not limited to this.

光電変換部11は、下部電極層2と、第1の半導体層3と、第1の半導体層3とは異なる導電型の第2の半導体層4と、上部電極層5と、集電電極6とを備えた光電変換セル10が複数個、図6のX方向に直列接続されて成る。隣接する光電変換セル10において、一方の光電変換セル10の上部電極層5が集電電極6および接続導体7を介して隣接する他方の光電変換セル10の下部電極層2に接続されている。そして、光電変換部11の一方端部の外側に出力電極8Aが形成されており、一方端部側の光電変換セル10の下部電極層2に電気的に接続されている。また、その反対側の光電変換部11の他方端部の外側にも出力電極8Bが形成されており、他方端部側の光電変換セル10の上部電極層5に電気的に接続されている。   The photoelectric conversion unit 11 includes a lower electrode layer 2, a first semiconductor layer 3, a second semiconductor layer 4 having a conductivity type different from the first semiconductor layer 3, an upper electrode layer 5, and a collecting electrode 6. A plurality of photoelectric conversion cells 10 having the above are connected in series in the X direction of FIG. In the adjacent photoelectric conversion cell 10, the upper electrode layer 5 of one photoelectric conversion cell 10 is connected to the lower electrode layer 2 of the other adjacent photoelectric conversion cell 10 through the collector electrode 6 and the connection conductor 7. An output electrode 8A is formed outside one end of the photoelectric conversion unit 11, and is electrically connected to the lower electrode layer 2 of the photoelectric conversion cell 10 on the one end side. An output electrode 8B is also formed outside the other end of the photoelectric conversion unit 11 on the opposite side, and is electrically connected to the upper electrode layer 5 of the photoelectric conversion cell 10 on the other end side.

次に、光電変換部11の各部材について説明する。下部電極層2は、一方向(図6のX方向)に互いに間隔をあけて基板1の一主面上に複数配置されている。なお、下部電極3の個数については、図6に示したものに限られない。このような下部電極層2は、Mo、Al、Ti、TaまたはAu等の金属またはこれらの合金を含む薄膜であればよい。また、これらの金属が積層されてなる構造体であってもよい。この下部電極層2は、例えば、基板1上にスパッタリング法または蒸着法等を利用して、厚さ0.2〜1μm程度に形成すればよい。   Next, each member of the photoelectric conversion unit 11 will be described. A plurality of lower electrode layers 2 are arranged on one main surface of the substrate 1 at intervals in one direction (X direction in FIG. 6). The number of lower electrodes 3 is not limited to that shown in FIG. Such a lower electrode layer 2 may be a thin film containing a metal such as Mo, Al, Ti, Ta or Au, or an alloy thereof. Moreover, the structure formed by laminating | stacking these metals may be sufficient. The lower electrode layer 2 may be formed to a thickness of about 0.2 to 1 μm on the substrate 1 by using a sputtering method or a vapor deposition method, for example.

第1の半導体層3は、下部電極層2上に配置されている。第1の半導体層3は、例えば、アモルファスシリコンや化合物半導体等が用いられる。化合物半導体としては、例えば、I−III−VI化合物やI−II−IV−VI族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等がある
The first semiconductor layer 3 is disposed on the lower electrode layer 2. For example, amorphous silicon or a compound semiconductor is used for the first semiconductor layer 3. Examples of the compound semiconductor include an I-III-VI compound, an I-II-IV-VI group compound semiconductor, and an II-VI group compound semiconductor.

I−III−VI化合物半導体とは、I−B族元素(11族元素ともいう)、III−B族元素
(13族元素ともいう)およびVI−B族元素(16族元素ともいう)の化合物半導体である。そして、このようなI−III−VI化合物半導体は、カルコパイライト構造を有し、カルコパイライト系化合物半導体とも呼ばれる(CIS系化合物半導体ともいう)。I−III−VI化合物半導体としては、例えば、二セレン化銅インジウム(CuInSe)、二セレン化銅インジウム・ガリウム(Cu(In,Ga)Se)、二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム(Cu(In,Ga)(Se,S))、二イオウ化銅インジウム・ガリウム(Cu(In,Ga)S)または薄膜の二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリ
ウム層を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウム等の多元化合物半導体薄膜がある。
An I-III-VI compound semiconductor is a compound of a group IB element (also referred to as a group 11 element), a group III-B element (also referred to as a group 13 element) and a group VI-B element (also referred to as a group 16 element). It is a semiconductor. Such an I-III-VI compound semiconductor has a chalcopyrite structure and is also called a chalcopyrite compound semiconductor (also referred to as a CIS compound semiconductor). Examples of the I-III-VI compound semiconductor include copper indium diselenide (CuInSe 2 ), copper indium diselenide / gallium (Cu (In, Ga) Se 2 ), diselen selenide / copper indium / gallium (gallium ( Cu (In, Ga) (Se, S) 2 ), copper indium gallium disulfide (Cu (In, Ga) S 2 ), or a thin film of selenium disulfide / copper indium / gallium as a surface layer There are multi-element compound semiconductor thin films such as copper indium selenide and gallium.

また、I−II−IV−VI族化合物半導体とは、I−B族元素、II−B族元素(12族元素ともいう)、IV−B族元素(14族元素ともいう)およびVI−B族元素の化合物半導体である。I−II−IV−VI族化合物としては、例えば、CuZnSnS等がある。 In addition, the I-II-IV-VI group compound semiconductors are IB group elements, II-B group elements (also referred to as group 12 elements), IV-B group elements (also referred to as group 14 elements), and VI-B. It is a compound semiconductor of a group element. Examples of the I-II-IV-VI group compound include Cu 2 ZnSnS 4 .

また、II−VI族化合物半導体とは、II−B族元素およびVI−B族元素の化合物半導体である。II−VI族化合物半導体としては、例えば、CdTe等がある。   The II-VI group compound semiconductor is a compound semiconductor of II-B group elements and VI-B group elements. Examples of II-VI group compound semiconductors include CdTe.

第1の半導体層3は、例えばスパッタリング法、蒸着法等といった真空プロセスによって形成される。また、第1の半導体層3は、塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスによっても形成される。塗布法あるいは印刷法では、例えば、第1の半導体層3に主として含まれる元素の錯体溶液が下部電極層2の上に塗布され、その後、乾燥および加熱処理が行われる。   The first semiconductor layer 3 is formed by a vacuum process such as sputtering or vapor deposition. The first semiconductor layer 3 is also formed by a process called a coating method or a printing method. In the application method or the printing method, for example, a complex solution of an element mainly contained in the first semiconductor layer 3 is applied on the lower electrode layer 2, and then drying and heat treatment are performed.

第2の半導体層4は、第1の半導体層3の+Z側の主面の上に、例えば10〜200nmの厚さで設けられており、第1の半導体層3の導電型とは異なる導電型を有する半導体を主に含む。なお、導電型が異なる半導体とは、伝導担体(キャリア)が異なる半導体である。例えば、第1の半導体層3がp型であれば、第2の半導体層4はn型であり、その逆であってもよい。また、第1の半導体層3と第2の半導体層4と界面に、i型等の他の半導体層が介在していてもよい。   The second semiconductor layer 4 is provided on the main surface on the + Z side of the first semiconductor layer 3 with a thickness of, for example, 10 to 200 nm, and has a conductivity different from the conductivity type of the first semiconductor layer 3. Mainly includes semiconductors with molds. Note that semiconductors having different conductivity types are semiconductors having different conductive carriers. For example, if the first semiconductor layer 3 is p-type, the second semiconductor layer 4 is n-type and vice versa. Further, another semiconductor layer such as i-type may be interposed between the first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4.

第2の半導体層4は、第1の半導体層3の表面部に他の元素がドープされて成るものであってもよく、第1の半導体層3とは異なる化合物がヘテロ接合されて成るものであってもよい。   The second semiconductor layer 4 may be formed by doping the surface portion of the first semiconductor layer 3 with another element, and is formed by heterojunction with a compound different from the first semiconductor layer 3. It may be.

上部電極層5は、第2の半導体層4の+Z側の主面の上に設けられており、例えば、第2の半導体層4と同じ導電型を有する透光性の導電層である。この上部電極層5は、第1の半導体層3および第2の半導体層4において生じたキャリアを取り出す電極として働く。上部電極層5は、第2の半導体層4よりも低い電気抵抗率を有する材料を主に含む。   The upper electrode layer 5 is provided on the main surface on the + Z side of the second semiconductor layer 4. For example, the upper electrode layer 5 is a translucent conductive layer having the same conductivity type as that of the second semiconductor layer 4. The upper electrode layer 5 serves as an electrode for extracting carriers generated in the first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4. The upper electrode layer 5 mainly includes a material having a lower electrical resistivity than the second semiconductor layer 4.

上部電極層5は、禁制帯幅が広く且つ透光性で低電気抵抗の材料を主に含んでいる。このような材料としては、例えば酸化亜鉛(ZnO)、酸化亜鉛の化合物、錫が含まれた酸化インジウム(ITO)および酸化錫(SnO)等の金属酸化物半導体等が挙げられる。酸化亜鉛の化合物は、アルミニウム、ボロン、ガリウム、インジウムおよびフッ素のうちの何れか1つの元素等が含まれたものである。 The upper electrode layer 5 mainly includes a material having a wide forbidden bandwidth, a light transmitting property, and a low electrical resistance. Examples of such a material include zinc oxide (ZnO), a compound of zinc oxide, and metal oxide semiconductors such as indium oxide (ITO) containing tin and tin oxide (SnO 2 ). The zinc oxide compound contains any one element of aluminum, boron, gallium, indium, and fluorine.

上部電極層5は、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長(CVD)法等によって形成され得る。上部電極層5の厚さは、例えば、0.05〜3.0μmである。ここで、上部電極層5が、1Ω・cm未満の抵抗率と、50Ω/□以下のシート抵抗とを有していれば、上部電極層5を介して第1の半導体層3および第2の半導体層4からキャリアが良好に取り出され得る。   The upper electrode layer 5 can be formed by sputtering, vapor deposition, chemical vapor deposition (CVD), or the like. The thickness of the upper electrode layer 5 is, for example, 0.05 to 3.0 μm. Here, if the upper electrode layer 5 has a resistivity of less than 1 Ω · cm and a sheet resistance of 50 Ω / □ or less, the first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 3 are interposed via the upper electrode layer 5. Carriers can be taken out from the semiconductor layer 4 satisfactorily.

上部電極層5は、その厚みが0.05〜0.5μmであれば、透光性導電層6における光透過性が高められると同時に、光電変換によって生じた電流が良好に伝送され得る。さらに、上部電極層5の絶対屈折率と第2の半導体層4の絶対屈折率とが略同一であれば、上部電極層5と第2の半導体層4との界面で光が反射することで生じる入射光のロスが低減され得る。   If the thickness of the upper electrode layer 5 is 0.05 to 0.5 μm, the light transmissivity in the translucent conductive layer 6 can be improved, and at the same time, the current generated by the photoelectric conversion can be transmitted well. Furthermore, if the absolute refractive index of the upper electrode layer 5 and the absolute refractive index of the second semiconductor layer 4 are substantially the same, light is reflected at the interface between the upper electrode layer 5 and the second semiconductor layer 4. The resulting incident light loss can be reduced.

集電電極6は、上部電極層5の+Z側の主面(一主面とも言う)の上に、上部電極層5の端部から接続導体7にかけて線状に設けられている。そして、例えば、光電変換セル10の上部電極層5によって集められたキャリアは、集電電極6によってさらに集められ、接続導体7を介して隣接する光電変換セル10に伝達され得る。   The collecting electrode 6 is linearly provided on the + Z side main surface (also referred to as one main surface) of the upper electrode layer 5 from the end of the upper electrode layer 5 to the connection conductor 7. For example, the carriers collected by the upper electrode layer 5 of the photoelectric conversion cell 10 can be further collected by the current collecting electrode 6 and transmitted to the adjacent photoelectric conversion cell 10 via the connection conductor 7.

この集電電極6が設けられることで、上部電極層5における導電性が補われるため、上部電極層5の薄層化が可能となる。これにより、キャリアの取り出し効率の確保と、上部電極層5における光透過性の向上とが両立し得る。なお、集電電極6が、例えば、銀等の導電性が優れた金属を主に含んでいれば、光電変換セル10における変換効率が向上し得る。なお、集電電極6に含まれる金属としては、例えば銅、アルミニウムおよびニッケル等が挙げられる。   By providing the current collecting electrode 6, the conductivity of the upper electrode layer 5 is supplemented, so that the upper electrode layer 5 can be thinned. Thereby, securing of the carrier extraction efficiency and improvement of light transmittance in the upper electrode layer 5 can both be achieved. If the current collecting electrode 6 mainly contains a metal having excellent conductivity such as silver, for example, the conversion efficiency in the photoelectric conversion cell 10 can be improved. In addition, as a metal contained in the current collection electrode 6, copper, aluminum, nickel, etc. are mentioned, for example.

また、集電電極6の幅は、50〜400μmであれば、隣接する光電変換セル10間における良好な導電が確保されつつ、第1の半導体層3への光の入射量の低下が低減され得る。1つの光電変換セル10に複数の集電電極6が設けられる場合、該複数の集電電極6の間隔は、例えば、2.5mm程度であればよい。   Moreover, if the width | variety of the current collection electrode 6 is 50-400 micrometers, the fall of the incident amount of the light to the 1st semiconductor layer 3 will be reduced, ensuring the favorable electroconductivity between the adjacent photoelectric conversion cells 10. FIG. obtain. When a plurality of collector electrodes 6 are provided in one photoelectric conversion cell 10, the interval between the plurality of collector electrodes 6 may be about 2.5 mm, for example.

接続導体7は、第1の半導体層3および第2の半導体層4を分離する分離溝内に配置されている。この接続導体7は、集電電極6と電気的に接続している。また、接続導体7は、隣の光電変換セル10から延伸されている下部電極層2に接続している。これにより接続導体7は、隣接する光電変換セル10のうち、一方の光電変換セル10の上部電極層5と、他方の光電変換セル10の下部電極層2とを電気的に接続できる。   The connection conductor 7 is disposed in a separation groove that separates the first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4. The connection conductor 7 is electrically connected to the current collecting electrode 6. The connection conductor 7 is connected to the lower electrode layer 2 extended from the adjacent photoelectric conversion cell 10. Thereby, the connection conductor 7 can electrically connect the upper electrode layer 5 of one photoelectric conversion cell 10 and the lower electrode layer 2 of the other photoelectric conversion cell 10 among the adjacent photoelectric conversion cells 10.

接続導体7は、集電電極6と同様の材質、方法で作製してもよい。そのため、接続導体7は、集電電極6の形成と同時に行なってもよい。また、接続導体7は、上部電極層5を延伸したものであってもよい。   The connection conductor 7 may be made of the same material and method as the current collecting electrode 6. Therefore, the connection conductor 7 may be performed simultaneously with the formation of the current collecting electrode 6. Further, the connection conductor 7 may be obtained by extending the upper electrode layer 5.

<第2実施形態に係る光電変換モジュール>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正及び変更を加えることができる。上記第1実施形態に係る光電変換モジュール101では、第一の配線導体9と第二の配線導体19とは、出力電極8上で接続された例を示したが、これに限定されない。図8および図9の第2実施形態に係る光電変換モジュール201に示すように、第一の配線導体29と第二の配線導体39とが、基板1の一主面上における出力電極8の外側の領域にて接続されていてもよい。このような構成であれば、導電性の高い第一の配線導体29を長くすることができ、光電変換部11で生じた電力を少ない損失で取り出すことができる。
<Photoelectric Conversion Module According to Second Embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and many modifications and changes can be made within the scope of the present invention. In the photoelectric conversion module 101 according to the first embodiment, the example in which the first wiring conductor 9 and the second wiring conductor 19 are connected on the output electrode 8 has been described, but the present invention is not limited to this. As shown in the photoelectric conversion module 201 according to the second embodiment of FIGS. 8 and 9, the first wiring conductor 29 and the second wiring conductor 39 are arranged outside the output electrode 8 on one main surface of the substrate 1. It may be connected in the area. With such a configuration, the highly conductive first wiring conductor 29 can be lengthened, and the electric power generated in the photoelectric conversion unit 11 can be extracted with little loss.

第一の配線導体29と第二の配線導体39とは、半田付けや導電性接着剤による接着、溶接等によって接続されていてもよい。第一の配線導体29表面から第二の配線導体39表面の高さを低くするという観点からは、第一の配線導体29と第二の配線導体39とは、溶接によって接続されていてもよい。   The first wiring conductor 29 and the second wiring conductor 39 may be connected by soldering, adhesion with a conductive adhesive, welding, or the like. From the viewpoint of reducing the height of the surface of the second wiring conductor 39 from the surface of the first wiring conductor 29, the first wiring conductor 29 and the second wiring conductor 39 may be connected by welding. .

101、201:光電変換モジュール
1:基板
11:光電変換部
8:出力電極
9、29:第一の配線導体
19、39:第二の配線導体
101, 201: photoelectric conversion module 1: substrate 11: photoelectric conversion unit 8: output electrode 9, 29: first wiring conductor 19, 39: second wiring conductor

Claims (10)

一主面を有する基板と、
前記一主面上に配置された光電変換部と、
前記一主面上または前記光電変換部上に前記光電変換部と電気的に接続するように配置された、一方向に延びる帯状の出力電極と、
該出力電極に電気的に接続されており、前記基板に設けられた貫通孔を通ってまたは前記基板の側面を通って前記基板の裏面へ導出された帯状の配線導体と、
前記光電変換部および前記配線導体を覆う封止材とを具備しており、
前記配線導体は、前記出力電極と接続されている第一の配線導体と前記一主面から前記裏面へ導出されている第二の配線導体を有しており、
前記第一の配線導体の表面部に比べて前記第二の配線導体の表面部は水分による腐食耐性が高いことを特徴とする光電変換モジュール。
A substrate having a major surface;
A photoelectric conversion unit disposed on the one principal surface;
A strip-shaped output electrode extending in one direction, arranged to be electrically connected to the photoelectric conversion unit on the one main surface or the photoelectric conversion unit;
A strip-shaped wiring conductor that is electrically connected to the output electrode and is led to a back surface of the substrate through a through hole provided in the substrate or through a side surface of the substrate;
It comprises a sealing material that covers the photoelectric conversion part and the wiring conductor,
The wiring conductor has a first wiring conductor connected to the output electrode and a second wiring conductor led out from the one main surface to the back surface,
The photoelectric conversion module, wherein the surface portion of the second wiring conductor is more resistant to corrosion by moisture than the surface portion of the first wiring conductor.
前記第二の配線導体の表面部は不動態を形成可能な材料から成ることを特徴とする請求項1に記載の光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to claim 1, wherein the surface portion of the second wiring conductor is made of a material capable of forming a passive state. 前記第一の配線導体の表面部に比べて前記第二の配線導体の表面部はイオン化傾向が低いことを特徴とする請求項1に記載の光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to claim 1, wherein the surface portion of the second wiring conductor has a lower ionization tendency than the surface portion of the first wiring conductor. 前記第一の配線導体と前記第二の配線導体とは前記出力電極上で接続され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電変換モジュール。 4. The photoelectric conversion module according to claim 1, wherein the first wiring conductor and the second wiring conductor are connected on the output electrode. 5. 前記第一の配線導体と前記第二の配線導体との接続部において、前記第二の配線導体の一部は前記第一の配線導体の上に位置するとともに前記第二の配線導体の他の一部は前記出力電極に接続されていことを特徴とする請求項4に記載の光電変換モジュール。   In the connection portion between the first wiring conductor and the second wiring conductor, a part of the second wiring conductor is located on the first wiring conductor and the other of the second wiring conductor. The photoelectric conversion module according to claim 4, wherein a part of the photoelectric conversion module is connected to the output electrode. 前記第二の配線導体は、本体部と、該本体部の表面を被覆する皮膜とを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光電変換モジュール。   The photoelectric conversion module according to claim 1, wherein the second wiring conductor includes a main body portion and a film that covers a surface of the main body portion. 前記第一の配線導体が溶接により前記出力電極と接続されている、請求項1乃至6のいずれかに記載の光電変換モジュール。   The photoelectric conversion module according to claim 1, wherein the first wiring conductor is connected to the output electrode by welding. 前記第一の配線導体と前記第二の配線導体とが溶接により接続されている、請求項1乃至7のいずれかに記載の光電変換モジュール。   The photoelectric conversion module according to claim 1, wherein the first wiring conductor and the second wiring conductor are connected by welding. 前記第一の配線導体と前記第二の配線導体とは前記一主面上の前記出力電極の外側の領域にて接続されている、請求項1乃至3のいずれかに記載の光電変換モジュール。   4. The photoelectric conversion module according to claim 1, wherein the first wiring conductor and the second wiring conductor are connected in a region outside the output electrode on the one main surface. 5. 前記第一の配線導体は溶接により前記出力電極と接続されている、請求項9に記載の光電変換モジュール。   The photoelectric conversion module according to claim 9, wherein the first wiring conductor is connected to the output electrode by welding.
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