JP4743934B2 - Manufacturing method of integrated hybrid thin film solar cell - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は集積型薄膜太陽電池の製造方法に関し、特に、高い光電変換効率を有する結晶質シリコン系光電変換ユニット層を含む集積型薄膜太陽電池の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図1において、集積型薄膜太陽電池の典型的な一例が、模式的な断面図で示されている。なお、本願の各図において、長さや厚さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を反映してはいない。
【0003】
図1に示されているような集積型薄膜太陽電池10において、基板1として、通常はガラス板が用いられる。ガラス基板1上には、透明電極層2が形成されている。この透明電極層2は、レーザスクライブによって形成された分離溝2aによって、複数の光電変換セルに対応する複数の透明電極に分離されている。なお、透明電極層2としては、一般にSnO2、ITO(インジウム錫酸化物)、ZnOなどの透明導電性酸化物(TCO)の膜またはこれらの積層が用いられ得る。
【0004】
透明電極層2上には、1以上の光電変換ユニット層を含む半導体層3が形成されている。この半導体層3も、レーザスクライブによって形成された分割溝3aによって、複数のセルに対応する複数の光電変換領域に分割されている。
【0005】
半導体層3上には裏面電極層4が形成されており、半導体層分割溝3aはこの裏面電極層4によって埋められている。裏面電極層4も、レーザスクライブによって形成された分離溝4aによって、複数のセルに対応する複数の裏面電極に分離されている。なお、裏面電極層4としては、Ag、Al、Crなどの種々の金属膜が用いられ得る。また、裏面電極層4は、TCO膜と金属膜の積層として形成されてもよい。
【0006】
図1からわかるように、集積型薄膜太陽電池10において、任意のセルの透明電極2はそのセルの左側に隣接するセルの裏面電極4へ半導体層分割溝3aを介して電気的に接続されている。すなわち、半導体層分割溝3aは接続用溝としても働き、これによって、左右に隣接する複数のセルが直列接続されていることになる。このような集積型薄膜太陽電池10の各セルにおいて、透明電極2と裏面電極4とが重複している領域Aが有効発電領域となる。
【0007】
ところで、半導体層3には1以上の光電変換ユニット層を含ませることが可能であるが、1つの光電変換ユニットはp型層とn型層でサンドイッチされたi型層を含んでいる。光電変換ユニットの厚さの大部分を占めるi型層は実質的に真性の半導体層であって、光電変換作用は主としてこのi型層内で生じる。他方、p型やn型の導電型層は光電変換ユニット内に拡散電位を生じさせる役割を果たし、この拡散電位の大きさによって光電変換特性の1つである開放端電圧の値が左右される。しかし、これらの導電型層は光電変換に直接寄与しない不活性な層であり、導電型層にドープされた不純物によって吸収される光は発電に寄与しない損失となる。したがって、p型とn型の導電型層は、十分な拡散電位を生じさせることを前提として、できるだけ小さな厚さを有することが好ましい。
【0008】
このようなことから、光電変換ユニットは、それに含まれるp型とn型の導電型層が非晶質か結晶質かにかかわらず、その主要部を占めるi型の光電変換層が非晶質のものは非晶質ユニットと称され、i型層が結晶質のものは結晶質ユニットと称される。ここで、たとえばi型非晶質シリコンが光電変換し得る光の波長は長波長側において800nm程度までであるが、i型結晶質シリコンはそれより長い約1100nm程度の波長の光までを光電変換することができる。したがって、結晶質光電変換ユニットは、非晶質光電変換ユニットに比べて高い光電変換効率が得られるものとして期待されている。
【0009】
また、薄膜太陽電池の変換効率を向上させる方法として、2以上の光電変換ユニットを積層してタンデム型にする方法がある。この方法においては、薄膜太陽電池の光入射側に大きなエネルギバンドギャップを有する光電変換層を含む前方ユニットを配置し、その後ろに順に小さなバンドギャップを有する(たとえばSiGe合金などの)光電変換層を含む後方ユニットを配置することにより、入射光の広い波長範囲にわたって光電変換を可能にし、これによって太陽電池全体としての光電変換効率の向上が図られる。このようなタンデム型薄膜太陽電池の中でも、非晶質光電変換ユニットと結晶質光電変換ユニットを積層したものはハイブリッド薄膜太陽電池と称される。すなわち、図1が集積型ハイブリッド薄膜太陽電池を表わしている場合には、半導体層3は順に積層された非晶質ユニットと結晶質ユニットとを含むことになる。
【0010】
図1に示されているような集積型薄膜太陽電池10では、一般に、ガラス基板1と反対側の裏面が、封止樹脂層と保護フィルムとを含む封止保護手段によって保護される。この封止保護手段は、薄膜太陽電池の裏面側が外界からの物理的または化学的影響を受けることによって光電変換特性が劣化することを防止するためのものであり、真空加熱圧着装置を用いて付与され得る。
【0011】
図2において、真空加熱圧着装置の一例としての真空ラミネータが模式的な断面図で示されている。この真空ラミネータ100は下側容器11と上側容器12とを含んでおり、これらは気密シール13を介して互いに着脱可能である。下側容器11と上側容器12とはそれぞれ吸排気ポート11aと12aを含むとともに、上側容器12は合成ゴム製のダイヤフラム12bをも含んでいる。このダイヤフラム12bは、図示されていないヒータと金属板を介して加熱され得る。
【0012】
下側容器11内には、ヒータを内蔵する載置台14が設けられている。載置台14上には、図1に示されているような薄膜太陽電池10が配置され、その上に封止樹脂シート(硬化剤を含む)5と保護フィルム6が重ねられる。この状態で、気密シール13を介して下側容器11と上側容器12とが結合させられ、これら両容器の内部が吸排気ポート11aと11bを介してロータリポンプ(図示せず)によって排気される。
【0013】
その後、載置台14に内蔵されたヒータによって封止樹脂シート5が加熱され、そのシート5は軟化・溶融させられる。この時点で吸排気ポート12aを介して上側容器12内に大気が導入され、ダイヤフラム12bは保護フィルム6上に押圧させられる。この状態で、溶融された封止樹脂層5の硬化は、真空ラミネータ100内で完全に行なわしめることも可能である。しかし、真空ラミネータ100は高価でありかつ同時に多数枚の薄膜太陽電池を処理できないので、封止樹脂層5が部分的に硬化した段階で薄膜太陽電池10が真空ラミネータ100から取出され、封止樹脂層5の完全な硬化は複数枚の薄膜太陽電池を別途の硬化炉で同時に処理することによって行なわれるのが一般的である。
【0014】
なお、封止保護手段の形成のために真空ラミネータが利用される理由は、薄膜太陽電池10の裏面および保護フィルム6と封止樹脂層5との間に気泡が混入することを防止するためである。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにして製造される集積型薄膜太陽電池において、近年ではかなり良好な光電変換特性が得られるようになっており、既に実用にも供されている。
【0016】
しかしながら、薄膜太陽電池においては依然としてさらなる光電変換特性の改善が望まれており、特に結晶質光電変換ユニット層を含む薄膜太陽電池の特性改善が期待されている。
【0017】
そこで、本発明は、非晶質光電変換ユニット層と結晶質光電変換ユニット層を含む集積型ハイブリッド薄膜太陽電池の光電変換特性をさらに改善することができる製造方法を提供することを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、透明絶縁基板上で順に積層された透明電極層、少なくとも1の結晶質半導体光電変換ユニット層、透明電極層と前記結晶質半導体光電変換ユニット層との間に配置された非晶質半導体光電変換ユニット層、および裏面電極層が複数の光電変換セルを形成するように複数の分離溝によって分離されていて、かつそれら複数のセルが複数の接続用溝を介して電気的に直列接続されており、さらに裏面電極層とこれを複数の領域に分離する裏面電極分離溝は樹脂封止層と保護フィルムとを含む封止保護手段によって覆われている集積型ハイブリッド薄膜太陽電池の製造方法において、封止樹脂層となるべき封止樹脂シートと保護フィルムとを裏面電極層上に積層接合して封止保護手段を形成するために真空加熱圧着装置を利用し、封止保護手段を形成する際に、真空加熱圧着装置の圧力が667Pa以下にされるとともに、基板の温度は封止樹脂シートの軟化点からその下10℃までの範囲内で少なくとも30秒以上保持されることを特徴としている。
【0019】
封止保護手段を形成する際に、真空加熱圧着装置内の圧力は133Pa以下にされることがより好ましい。
【0021】
封止樹脂シートとしてエチレン酢酸ビニル共重合体を利用することができ、その場合には、封止保護手段を形成する際に基板の温度は90〜100℃の範囲内で30秒以上保持されることが好ましい。
【0023】
【発明の実施の形態】
(比較例1)
本発明者は、比較例1の集積型薄膜太陽電池として、従来と同様の方法と条件の下で図1に示されているような薄膜太陽電池10を作製し、その裏面には図2に示されているような真空ラミネータ100を用いて封止保護手段が付与された。このとき、10cm×10cmの面積を有するガラス基板1が用いられ、直列接続されたセルの段数は10段であった。また、透明電極層2としては厚さ約700nmのSnO2層が形成され、裏面電極層4は厚さ約80nmのZnO層と厚さ約300nmのAg層を含んでいた。
【0024】
半導体層3としては、厚さ約2.5μmの単一の結晶質シリコン系光電変換ユニット層のみを含むシングル型半導体層が形成されるとともに、厚さ約250nmの非晶質シリコン系光電変換ユニット層と厚さ約2.5μmの結晶質シリコン系光電変換ユニット層とが積層されたハイブリッド型半導体層が形成された。以後、このようなシングル型半導体層3を含む薄膜太陽電池をシングル薄膜太陽電池と称し、ハイブリッド型半導体層3を含む薄膜太陽電池をハイブリッド薄膜太陽電池と称することとする。
【0025】
封止樹脂層5としては硬化(架橋)剤を含むエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)が用いられ、保護フィルム6としてはポリフッ化ビニルフィルムであるテドラ(登録商標)フィルムが用いられた。125℃に加熱された載置台14上に集積型薄膜太陽電池10の裏面上に封止樹脂シート5と保護フィルム6が重ねられた状態で載置され、すぐに上側容器12で下側容器11を閉じた後に両容器内が排気された。その後に、125℃に加熱されたダイヤフラム12bで保護フィルム6を押圧することによって、その保護フィルム6は溶融後に硬化する封止樹脂層5によって薄膜太陽電池10の裏面に接合された。
【0026】
この場合に、EVA封止樹脂シート5が溶融し始める100℃の温度において、下側容器11内の真空度は1333Pa(10Torr)であった。なお、封止樹脂層5の温度は熱電対によって測定された。その後、封止樹脂層5は、別途の硬化炉内において140℃で30分かけて硬化が完了させられた。
【0027】
このようにして作製された比較例1における集積型薄膜太陽電池について、本発明者がソーラシミュレータを用いてAM1.5のスペクトル分布で100mW/cm2のエネルギ密度の擬似太陽光を照射して光電変換特性を測定したところ、封止保護手段が付与される前において、集積型シングル薄膜太陽電池の曲線因子(FF:Fill Factor)が69.8%で変換効率が9.0%であり、集積型ハイブリッド薄膜太陽電池のFFが71.0%で変換効率が10.1%であった。他方、封止保護手段が付与された後において、集積型シングル薄膜太陽電池と集積型ハイブリッド薄膜太陽電池のFFはそれぞれ70%と71.5%であり、光電変換特性が改善されていることがわかった。なお、変換効率はFFに比例して改善される。
【0028】
このことは、結晶質光電変換ユニット層を含む集積型薄膜太陽電池では、真空ラミネータを用いて付与される封止保護手段が光電変換特性の劣化防止に役立つだけでなく、むしろ光電変換特性を改善していることを意味している。このような改善効果(以後、これを改善効果Eと称する)は、1以上の非晶質光電変換ユニット層のみを含む集積型薄膜太陽電池では認識されていなかったことである。
【0029】
本発明者が初めて見出した上述のような改善効果Eの原因としては、以下のような理由を考えることができる。すなわち、改善効果Eは、1以上の非晶質光電変換ユニット層のみを含む集積型薄膜太陽電池で認識されなくて、少なくとも1の結晶質光電変換ユニット層を含む集積型薄膜太陽電池で検知されたことからして、非晶質光電変換層内に比べて結晶質光電変換層内においてキャリアの移動度が顕著に大きいことが関係していると考えられる。そして、封止保護手段が付与される前には裏面電極分離溝4aの側壁に吸着されている水分などの汚染物質がキャリアのトラップまたは消滅サイトとして作用し得るので、それらの吸着物質が光電変換特性に及ぼす影響はキャリアがその高い移動度によって裏面電極分離溝4aの側壁に至る確率の高い結晶質光電変換層に対して顕著であると考えられる。
【0030】
このような状況において真空ラミネータ内で集積型薄膜太陽電池が短時間でも減圧下で加熱されれば、裏面電極分離溝4aの側壁における吸着汚染物質の量が減少させられると考えられる。その結果として、結晶質光電変換層を含む集積型薄膜太陽電池に封止保護手段を真空ラミネータを用いて付与した後には、その付与前に比べて光電変換特性が改善させられると考えられる。
【0031】
以上のような本発明者が新たに見出した知見に基づいて、以下のような種々の実施例および比較例としての集積型薄膜太陽電池がさらに作製された。
【0032】
(実施例1)
実施例1における集積型薄膜太陽電池は、基本的に比較例1の場合と同様の方法と条件の下で作製された。ただし、載置板の温度は90℃に設定され、その上で集積型薄膜太陽電池10の裏面上に封止樹脂シート5と保護フィルム6が重ねられて十分に均熱化された。そして、上側容器12で下側容器11を閉じた後に、両容器内が排気された。このとき用いられた排気系の配管は、その径を従来に比べて拡大することなどによって排気コンダクタンスが高められていた。その後に、125℃に加熱されたダイヤフラム12bで保護フィルム6が押圧された。その際に封止樹脂層5の温度が90℃から100℃に達するまで約30秒を要し、その100℃における時点で下側容器11内の真空度は667Pa(5Torr)に高められていた。
【0033】
こうして作製された実施例1における集積型シングル薄膜太陽電池のFFは70.1%であり、集積型ハイブリッド薄膜太陽電池のFFは72.5%であった。
【0034】
(実施例2)
実施例2における集積型薄膜太陽電池は、基本的に実施例1の場合と同様の方法と条件の下で作製された。ただし、真空ラミネータを排気するための真空ポンプとしてはさらに排気容量の大きなロータリポンプが用いられた。そして、封止樹脂層5の温度が100℃の時点における下側容器11内の真空度は133Pa(1Torr)にさらに高められていた。
【0035】
このようにして作製された実施例2における集積型シングル薄膜太陽電池のFFは70.1%であり、集積型ハイブリッド薄膜太陽電池のFFは73.0%であった。
【0036】
(実施例3)
実施例3としての集積型薄膜太陽電池が、基本的には実施例2の場合と同様の方法と条件の下で作製された。ただし、実施例3においては、載置板14上で集積型薄膜太陽電池10、封止樹脂シート5、および保護フィルム6が90℃に均熱化された状態で上側容器12で下側容器11を閉じた後に両容器が排気され、下側容器11内の圧力が133Paまで減ぜられた。その後、載置板14とダイヤフラム12bの両方が125℃まで加熱され、そのダイヤフラム12bで保護フィルム6が押圧された。このとき、封止樹脂層5が90℃から125℃まで温度上昇するのに180秒を要した。
【0037】
このような実施例3において、得られた集積型シングル薄膜太陽電池のFFは70.1%であり、集積型ハイブリッド薄膜太陽電池のFFは73.5%であった。
【0038】
(実施例4)
実施例4の集積型薄膜太陽電池が、基本的には実施例3の場合と同様の方法と条件の下で作製された。ただし、80℃に維持された載置板14上で集積型薄膜太陽電池10、封止樹脂シート5、および保護フィルム6が均熱化され、そして上側容器12で下側容器11を閉じた後に両容器が排気され、下側容器11内の真空度が133Paまで達した後に載置板14とダイヤフラム12bが125℃まで加熱された。このとき、封止樹脂層5が80℃から125℃まで昇温するのに210秒を要した。
【0039】
こうして得られた実施例4における集積型シングル薄膜太陽電池のFFは70.1%であり、集積型ハイブリッド薄膜太陽電池のFFは72.5%であった。
【0040】
(比較例2)
比較例2の集積型薄膜太陽電池が、基本的には実施例4と同様の方法と条件の下で作製された。ただし、載置板14の温度は105℃に設定され、その上で薄膜太陽電池10、封止樹脂シート5、および保護フィルム6が均熱化された。そして、上側容器12で下側容器11を閉じた後に両容器が排気され、125℃のダイヤフラム12bが保護フィルム6に押圧させられた。このとき、封止樹脂層5の温度が105℃から125℃まで上昇するのに120秒を要し、125℃における下側容器11内の真空度は133Paであった。
【0041】
こうして得られた比較例2における集積型シングル薄膜太陽電池のFFは70.0%であり、集積型タンデム薄膜太陽電池のFFは71.5%であった。
【0042】
以上のような種々の比較例と実施例との比較から、封止保護手段が付与された集積型薄膜太陽電池の光電変換特性をさらに改善するためには、封止樹脂シート5の溶融開始温度における真空度として667Pa以下の低圧が求められることがわかる。また、そのような真空度は封止樹脂シートの軟化点からその下10℃までの範囲内において所定時間以上、少なくとも1秒以上保持されることが求められる。すなわち、比較例2においては下側容器11内が真空にされる前に105℃において既に封止樹脂シート5が溶融しているので、裏面電極分離溝4aの側壁における吸着汚染物質の除去が十分には行なわれ得なかったものと考えられる。
【0043】
なお、上述の比較例と実施例において封止樹脂シート5としてEVAを利用した例が説明されたが、エチレン酢酸ビニルトリアリルイソシアネート(EVAT)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリイソブチレン(PIB)なども用いることができる。また、硬化剤としては、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロペルオキシドなどを用いることができる。さらに、保護フィルム6としては、フッ素樹脂フィルムのほかに、ポリエチレンテレフタレート(PET)のような有機フィルムや、アルミ箔のような金属箱を有機フィルムでサンドイッチしたような複合フィルムを用いることもできる。
【0044】
また、真空ポンプとしては、ロータリーポンプに加えてメカニカルブースターポンプなどの他の種類のポンプを併用してもよいことはいうまでもない。
【0045】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、非晶質光電変換ユニット層と結晶質光電変換ユニット層を含む集積型ハイブリッド薄膜太陽電池の光電変換特性をさらに改善し得る製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 集積型薄膜太陽電池の典型的な一例を示す模式的な断面図である。
【図2】 真空加熱圧着装置の一例を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板、2 透明電極層、2a 透明電極分離溝、3 半導体層、3a 半導体層分割溝、4 裏面電極層、4a 裏面電極分離溝、5 封止樹脂シート、6 保護フィルム、10 集積型薄膜太陽電池、11 下側容器、11a吸排気ポート、12 上側容器、12a 吸排気ポート、12b ダイヤフラム、13 気密シール、14 載置台、100 真空加熱圧着装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an integrated thin film solar cell, and more particularly to a method for manufacturing an integrated thin film solar cell including a crystalline silicon-based photoelectric conversion unit layer having high photoelectric conversion efficiency.
[0002]
[Prior art]
In FIG. 1, a typical example of an integrated thin film solar cell is shown in a schematic sectional view. In each drawing of the present application, dimensional relationships such as length and thickness are appropriately changed for clarity and simplification of the drawings, and do not reflect actual dimensional relationships.
[0003]
In the integrated thin film
[0004]
A
[0005]
A
[0006]
As can be seen from FIG. 1, in the integrated thin film
[0007]
Meanwhile, the
[0008]
For this reason, the photoelectric conversion unit has an amorphous i-type photoelectric conversion layer that occupies the main part regardless of whether the p-type and n-type conductivity type layers included therein are amorphous or crystalline. Are referred to as amorphous units, and those having a crystalline i-type layer are referred to as crystalline units. Here, for example, the wavelength of light that can be photoelectrically converted by i-type amorphous silicon is up to about 800 nm on the long wavelength side, but i-type crystalline silicon photoelectrically converts light having a longer wavelength of about 1100 nm. can do. Therefore, the crystalline photoelectric conversion unit is expected to have higher photoelectric conversion efficiency than the amorphous photoelectric conversion unit.
[0009]
Further, as a method for improving the conversion efficiency of the thin film solar cell, there is a method of stacking two or more photoelectric conversion units into a tandem type. In this method, a front unit including a photoelectric conversion layer having a large energy band gap is arranged on the light incident side of the thin-film solar cell, and a photoelectric conversion layer having a small band gap (for example, SiGe alloy) is sequentially arranged behind the unit. By disposing the rear unit including the photoelectric conversion, it is possible to perform photoelectric conversion over a wide wavelength range of incident light, thereby improving the photoelectric conversion efficiency of the entire solar cell. Among such tandem-type thin film solar cells, a stack of an amorphous photoelectric conversion unit and a crystalline photoelectric conversion unit is called a hybrid thin film solar cell. That is, when FIG. 1 represents an integrated hybrid thin film solar cell, the
[0010]
In the integrated thin film
[0011]
In FIG. 2, a vacuum laminator as an example of a vacuum thermocompression bonding apparatus is shown in a schematic sectional view. The
[0012]
In the lower container 11, a mounting table 14 containing a heater is provided. A thin film
[0013]
Thereafter, the sealing
[0014]
The reason why the vacuum laminator is used for forming the sealing protection means is to prevent air bubbles from being mixed between the back surface of the thin film
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
In the integrated thin-film solar cell manufactured as described above, considerably good photoelectric conversion characteristics have been obtained in recent years and have already been put into practical use.
[0016]
However, further improvement in photoelectric conversion characteristics is still desired in thin film solar cells, and in particular, improvement in characteristics of thin film solar cells including a crystalline photoelectric conversion unit layer is expected.
[0017]
Then, this invention aims at providing the manufacturing method which can further improve the photoelectric conversion characteristic of the integrated hybrid thin film solar cell containing an amorphous photoelectric conversion unit layer and a crystalline photoelectric conversion unit layer.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the transparent electrode layer sequentially laminated on the transparent insulating substrate, at least one crystalline semiconductor photoelectric conversion unit layer, and the non-electrode disposed between the transparent electrode layer and the crystalline semiconductor photoelectric conversion unit layer. The crystalline semiconductor photoelectric conversion unit layer and the back electrode layer are separated by a plurality of separation grooves so as to form a plurality of photoelectric conversion cells, and the plurality of cells are electrically connected via a plurality of connection grooves. The integrated hybrid thin film solar cell is connected in series, and the back electrode layer and the back electrode separation groove for separating the back electrode layer into a plurality of regions are covered with a sealing protection means including a resin sealing layer and a protective film. In the manufacturing method, using a vacuum thermocompression bonding device to form a sealing protection means by laminating and bonding a sealing resin sheet to be a sealing resin layer and a protective film on the back electrode layer, In forming the stop protection means, with the pressure in the vacuum heat pressing apparatus is below 667 Pa, the temperature of the substrate is kept at least 30 seconds or more within the range of from the softening point of the sealing resin sheet to the lower 10 ° C. It is characterized by that.
[0019]
When forming the sealing protection means, the pressure in the vacuum thermocompression bonding apparatus is more preferably set to 133 Pa or less.
[0021]
An ethylene vinyl acetate copolymer can be used as the sealing resin sheet. In that case, the temperature of the substrate is maintained within a range of 90 to 100 ° C. for 30 seconds or more when forming the sealing protection means. It is preferable.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Comparative Example 1)
The inventor produced a thin-film
[0024]
As the
[0025]
As the sealing
[0026]
In this case, the vacuum degree in the lower container 11 was 1333 Pa (10 Torr) at a temperature of 100 ° C. at which the EVA sealing
[0027]
The integrated thin-film solar cell in Comparative Example 1 manufactured in this way is irradiated with pseudo-sunlight having an energy density of 100 mW / cm 2 with a spectral distribution of AM1.5 using a solar simulator. When the conversion characteristics were measured, the integrated single thin film solar cell had a fill factor (FF) of 69.8% and a conversion efficiency of 9.0% before being provided with the sealing protection means. Type hybrid thin-film solar cell had an FF of 71.0% and a conversion efficiency of 10.1%. On the other hand, after the sealing protection means is applied, the FF of the integrated single thin film solar cell and the integrated hybrid thin film solar cell is 70% and 71.5%, respectively, and the photoelectric conversion characteristics are improved. all right. The conversion efficiency is improved in proportion to FF.
[0028]
This means that in an integrated thin film solar cell including a crystalline photoelectric conversion unit layer, the sealing protection means provided using a vacuum laminator not only helps prevent deterioration of the photoelectric conversion characteristics, but rather improves the photoelectric conversion characteristics. It means that Such an improvement effect (hereinafter referred to as improvement effect E) is not recognized in an integrated thin film solar cell including only one or more amorphous photoelectric conversion unit layers.
[0029]
The following reasons can be considered as a cause of the above improvement effect E discovered by the present inventor for the first time. That is, the improvement effect E is not recognized by the integrated thin film solar cell including only one or more amorphous photoelectric conversion unit layers, but is detected by the integrated thin film solar cell including at least one crystalline photoelectric conversion unit layer. Therefore, it is considered that the carrier mobility is significantly higher in the crystalline photoelectric conversion layer than in the amorphous photoelectric conversion layer. Further, before the sealing protection means is provided, contaminants such as moisture adsorbed on the side wall of the back
[0030]
In such a situation, if the integrated thin film solar cell is heated in a vacuum laminator under a reduced pressure even for a short time, it is considered that the amount of adsorbed contaminants on the side wall of the back
[0031]
Based on the knowledge newly found by the present inventors as described above, integrated thin film solar cells as various examples and comparative examples as described below were further produced.
[0032]
Example 1
The integrated thin-film solar cell in Example 1 was basically manufactured under the same method and conditions as in Comparative Example 1. However, the temperature of the mounting plate was set to 90 ° C., and the sealing
[0033]
The FF of the integrated single thin film solar cell thus produced in Example 1 was 70.1%, and the FF of the integrated hybrid thin film solar cell was 72.5%.
[0034]
(Example 2)
The integrated thin film solar cell in Example 2 was basically manufactured under the same method and conditions as in Example 1. However, a rotary pump with a larger exhaust capacity was used as a vacuum pump for exhausting the vacuum laminator. The degree of vacuum in the lower container 11 when the temperature of the sealing
[0035]
The FF of the integrated single thin film solar cell produced in this way in Example 2 was 70.1%, and the FF of the integrated hybrid thin film solar cell was 73.0%.
[0036]
(Example 3)
The integrated thin-film solar cell as Example 3 was basically manufactured under the same method and conditions as in Example 2. However, in Example 3, in the state where the integrated thin film
[0037]
In such Example 3, the FF of the obtained integrated single thin film solar cell was 70.1%, and the FF of the integrated hybrid thin film solar cell was 73.5%.
[0038]
Example 4
The integrated thin film solar cell of Example 4 was basically manufactured under the same method and conditions as in Example 3. However, after the integrated thin film
[0039]
The FF of the integrated single thin film solar cell thus obtained in Example 4 was 70.1%, and the FF of the integrated hybrid thin film solar cell was 72.5%.
[0040]
(Comparative Example 2)
The integrated thin film solar cell of Comparative Example 2 was produced basically under the same method and conditions as in Example 4. However, the temperature of the mounting
[0041]
The FF of the integrated single thin film solar cell thus obtained in Comparative Example 2 was 70.0%, and the FF of the integrated tandem thin film solar cell was 71.5%.
[0042]
In order to further improve the photoelectric conversion characteristics of the integrated thin film solar cell provided with the sealing protection means from the comparison between various comparative examples and examples as described above, the melting start temperature of the sealing
[0043]
In addition, although the example which utilized EVA as the sealing
[0044]
Moreover, as a vacuum pump, it cannot be overemphasized that other types of pumps, such as a mechanical booster pump, may be used together with a rotary pump.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a manufacturing method that can further improve the photoelectric conversion characteristics of an integrated hybrid thin film solar cell including an amorphous photoelectric conversion unit layer and a crystalline photoelectric conversion unit layer. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a typical example of an integrated thin film solar cell.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a vacuum thermocompression bonding apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate, 2 Transparent electrode layer, 2a Transparent electrode separation groove, 3 Semiconductor layer, 3a Semiconductor layer division groove, 4 Back electrode layer, 4a Back electrode separation groove, 5 Sealing resin sheet, 6 Protective film, 10 Integrated thin film Solar cell, 11 lower container, 11a intake / exhaust port, 12 upper container, 12a intake / exhaust port, 12b diaphragm, 13 airtight seal, 14 mounting table, 100 vacuum thermocompression bonding apparatus.
Claims (4)
前記封止樹脂層となるべき封止樹脂シートと前記保護フィルムとを前記裏面電極層上に積層接合して前記封止保護手段を形成するために真空加熱圧着装置を利用し、前記封止保護手段を形成する際に、前記真空加熱圧着装置内の圧力が667Pa以下にされるとともに、前記基板の温度は前記封止樹脂シートの軟化点からその下10℃までの範囲内で少なくとも30秒以上保持されることを特徴とする集積型ハイブリッド薄膜太陽電池の製造方法。Transparent electrode layer sequentially laminated on transparent insulating substrate, at least one crystalline semiconductor photoelectric conversion unit layer, and amorphous semiconductor photoelectric conversion disposed between the transparent electrode layer and the crystalline semiconductor photoelectric conversion unit layer The unit layer and the back electrode layer are separated by a plurality of separation grooves so as to form a plurality of photoelectric conversion cells, and the plurality of cells are electrically connected in series via a plurality of connection grooves. Further, the back electrode layer and the back electrode separation groove for separating the back electrode layer into a plurality of regions are a method for manufacturing an integrated hybrid thin film solar cell covered with a sealing protection means including a resin sealing layer and a protective film. And
In order to form the sealing protection means by laminating and bonding the sealing resin sheet to be the sealing resin layer and the protective film on the back electrode layer, the sealing protection is used. When forming the means, the pressure in the vacuum thermocompression bonding apparatus is 667 Pa or less, and the temperature of the substrate is at least 30 seconds or more within the range from the softening point of the sealing resin sheet to 10 ° C. below it. A method of manufacturing an integrated hybrid thin film solar cell, wherein the integrated hybrid thin film solar cell is held.
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