CN100568537C - 太阳能电池模块 - Google Patents

Abstract

太阳能电池模块(10)具有10个太阳能电池(14a～14j)。其中，配置在端部的太阳能电池(14a、14j)和与该太阳能电池(14a、14j)分别邻接的太阳能电池(14b、14i)的宽度方向尺寸W1被设定得比其余的太阳能电池(14c～14h)的宽度方向尺寸W2长10～25%左右(1.1～1.25倍)，由此，太阳能电池(14a、14b、14i、14j)的电池面积被设定得比其余的太阳能电池(14c～14h)大。

Description

太阳能电池模块

技术领域

本发明涉及具有多个太阳能电池被形成在一块基板上的电池(cell)的太阳能电池模块。

背景技术

黄铜矿(chalcopyrite)型太阳能电池是具有标记为Cu(InGa)Se的黄铜矿化合物(以下，也称为CIGS)作为光吸收层的太阳能电池，由于具有能量转换效率高、几乎不会发生由老化引起的光劣化、耐放射线特性优良、光吸收波长区域宽、以及光吸收系数大等各种优点而倍受注目。

如图5所示，将多个这种黄铜矿型太阳能电池1单片式地形成在一块玻璃基板2上，由此构成电池3。并且，各太阳能电池1是通过在玻璃基板2上依次设置例如由Mo构成的第一电极层4、由CIGS构成的光吸收层5、由CdS、ZnO、InS中任意一种构成的缓冲层6、以及由ZnO/Al构成的透明的第二电极层7而形成的。

太阳能电池1通过在设置上述的各层时适当地进行基于三次划线(scribe)的分割来进行制造。即，第一次划线在形成了由Mo构成的第一电极层4后进行，第二次划线在形成缓冲层6后进行。进而，在形成了透明的第二电极层7之后实施第三次划线。太阳能电池1的宽度方向尺寸通过设定进行划线的间隔来确定。

并且，如图6所示，通过利用未图示的树脂材料在外壳8内对这样构成的电池3进行密封，从而形成太阳能电池模块9。也可以在外壳8中收容多个电池3。

作为太阳能电池模块9的电压，通过调整划分电池3的间隔，变更各个太阳能电池1的串联级数，可产生数十伏～数百伏的高压(例如，参照专利文献1)。另外，如专利文献2所记载的那样，分割是根据在划线装置中所编程的数据来进行的，使得成为相等间隔。其结果如图6所示，太阳能电池1的宽度方向尺寸相同。

专利文献1：日本特开平11-312815号公报

专利文献2：日本特开2004-115356号公报

发明内容

然而，在使太阳能电池模块大型化时，大多认为该太阳能电池模块的发电性能比从太阳能电池的面积所推测的发电性能弱。

本发明人对其原因进行调查，得到了如下见解，即在如图6所示那样的太阳能电池模块9中，位于端部的太阳能电池的起电电流比其他的太阳能电池小。即，太阳能电池模块的起电性能显著地依赖于位于端部的太阳能电池的起电电流，当这些太阳能电池的起电电流较小时，即使其他的太阳能电池的起电电流大，作为太阳能电池模块整体也不能得到足够的起电性能。

因此，考虑到为了使太阳能电池模块的起电性能提高而使位于端部的太阳能电池的起电电流增大。并且，为了实现该目的，考虑在制造太阳能电池时，抑制成为光吸收层的前体(precursor)、透明的第二电极层的膜厚和组成的偏差。这是因为当这些层的膜厚和组成不同时会对起电电流产生影响。

另外，也考虑在设置光吸收层时，在对上述前体进行硒化的步骤中抑制硒化炉的温度分布的偏差，在形成缓冲层的步骤中减小化学浴沉积法(Chemical Bath Deposition：CBD)中使用的溶液在玻璃基板中央部和端部的流速差。

但是，在使太阳能电池模块大型化的情况下，由于玻璃基板也变大，因此难以在以溅射设置前体、第二电极层时抑制膜厚、组成的偏差，难以抑制硒化炉的温度分布的偏差，难以减小CBD法中使用的溶液在玻璃基板中央部和端部的流速差。

本发明人根据以上的见解反复进行各种专心研究而完成了本发明。

本发明的一般目的是提供一种各太阳能电池的起电电流大致恒定的太阳能电池模块。

本发明的主要目的是提供一种即使大型化后也具有优良的起电性能的太阳能电池模块。

根据本发明的一个实施方式，提供一种太阳能电池模块，在一块基板上具有多个太阳能电池，并且具有1个以上上述太阳能电池彼此相互电串联连接而构成的电池，上述太阳能电池在该一块基板的上部从靠近基板一侧开始依次配置有第一电极层、p型光吸收层、n型缓冲层、以及透明的第二电极层，上述太阳能电池具有多种电池面积。

即，在本发明中存在电池面积不同的太阳能电池。通过这样地使电池面积不同，能够使各太阳能电池的起电电流大致恒定。

这样，在本发明中，将使由相同面积的太阳能电池构成的太阳能电池模块起电时起电电流较小的太阳能电池制作为电池面积较大的太阳能电池来增大起电电流，使各太阳能电池的起电电流大致恒定。结果提高作为太阳能电池模块整体的转换效率。由此，提高太阳能电池模块整体的起电性能。换言之，能够得到起电特性优良的太阳能电池模块。

在太阳能电池的电池面积全部相同的情况下，一般地，起电电流较小的是端部的太阳能电池。因此，优选的是，在端部配置电池面积较大的太阳能电池，由此，增大该端部的太阳能电池的起电电流。换言之，优选的是，配置在太阳能电池模块的端部的太阳能电池的电池面积比配置在中央部的上述太阳能电池的电池面积大。

在此，当太阳能电池的总个数为偶数个时，中央部由2个构成。即，例如在由10个太阳能电池构成电池时，中央部是从左端数第5个、第6个这两个太阳能电池。

电池面积例如通过将太阳能电池的长度方向尺寸设为彼此相同、且将宽度方向尺寸设为不同来使之不同即可。在此，所谓长度方向是指俯视太阳能电池时尺寸长的方向，所谓宽度方向是指与长度方向垂直的方向。

附图说明

图1是本实施方式的太阳能电池模块的概略整体俯视说明图。

图2是构成图1的太阳能电池模块的电池的宽度方向主要部分放大纵向剖视图。

图3是表示太阳能电池的宽度方向尺寸W1相对于W2的倍率和转换效率的关系的图表。

图4是另一实施方式的太阳能电池模块的概略整体俯视说明图。

图5是多个太阳能电池单片式地形成在1块玻璃基板上而构成的电池的宽度方向主要部分放大纵向剖视图。

图6是现有技术的太阳能电池模块的概略整体俯视说明图。

具体实施方式

以下，列举本发明的太阳能电池模块的最佳实施方式，参照附图进行详细说明。

图1表示本实施方式的太阳能电池模块的概略整体俯视说明图。在这种情况下，太阳能电池模块10是10个太阳能电池14a～14j彼此相邻排列的电池15被收容在外壳16中而构成的。在外壳16内模制有未图示的树脂，据此来保护太阳能电池14a～14j。

图2示出沿着其中的太阳能电池14h、14i附近的宽度方向的纵向剖面。电池15的宽度方向的结构与图5所示的电池3大致相同。即，该电池15通过在一块玻璃基板2上单片式地形成太阳能电池14a～14j而构成，太阳能电池14a～14j例如通过在玻璃基板2上依次设置由Mo构成的第一电极层4、由CIGS构成的光吸收层5、由CdS、ZnO、InS中任意一种构成的缓冲层6、由ZnO/Al构成的透明的第二电极层7而形成。

在此，如图1和图2所示，在太阳能电池模块10中，位于两端的太阳能电池14a、14j以及与该太阳能电池14a、14j相邻的太阳能电池14b、14i的宽度尺寸W1被设定得比其余的太阳能电池14c～14h的宽度尺寸W2大。具体而言，W1相对于W2大概长10％～25％左右，换言之，设定成宽幅。

当对这样构成的太阳能电池模块10照射太阳光等光时，在各太阳能电池14a～14j的光吸收层5产生电子和空穴对。而且，在p型半导体CIGS制的光吸收层5和n型半导体第二电极层7的接合界面，电子向第二电极层7(n型侧)的界面集中，并且空穴向光吸收层5(p型侧)的界面集中。通过产生这种现象，在光吸收层5和第二电极层7之间产生电动势。由该电动势产生的电能作为电流从构成电池15的与太阳能电池14a的第一电极层4电连接的未图示的第一电极、和与太阳能电池14j的第二电极层7电连接的未图示的第二电极被取出。

此时，由于从太阳能电池14a到太阳能电池14j为串联连接，因此，电流例如从太阳能电池14a向太阳能电池14j流动，此时的电动势为各太阳能电池14a～14j的电动势的总和。

在此，使宽度方向尺寸W1相对于宽度方向尺寸W2的倍率发生变化，图3示出此时测得的端部和与其相邻的4个太阳能电池14a、14b、14i、14j的转换效率、中间部的6个太阳能电池14c～14h的转换效率、作为太阳能电池模块10整体的转换效率。

如根据该图3所理解的那样，通过将各端部及其相邻的太阳能电池14a、14b、14i、14j的宽度方向尺寸W1设定得比其他太阳能电池14c～14h的宽度方向尺寸W2大，换言之，通过将各端部及其相邻的太阳能电池14a、14b、14i、14j的面积设定得比中间部的太阳能电池14c～14h的面积大，从而能够使端部及其附近的太阳能电池14a、14b、14i、14j的起电电流与中间部的太阳能电池14c～14h的起电电流大致相同。换言之，能够避免端部及其附近的太阳能电池14a、14b、14i、14j的起电电流降低，因此能够避免作为太阳能电池模块10整体的转换效率降低。结果与全部太阳能电池为相同宽度的现有技术的太阳能电池模块9(参照图6)相比，转换效率增大。

其理由是在太阳能电池14a、14b、14i、14j中，宽度方向尺寸W1大于其余的太阳能电池14c～14h的宽度方向尺寸W2，因此电池面积大，所以产生电流量增大。由此，太阳能电池14a、14b、14i、14j的起电电流和太阳能电池14c～14h的起电电流大致相等。即，在从太阳能电池14a到太阳能电池14j的全部太阳能电池14a～14j中，起电电流大致恒定，因此作为太阳能电池模块10的转换效率提高。

为了使太阳能电池14a、14b、14i、14j的宽度方向尺寸不同，只要使进行划线时的分割间隔不同即可。即，例如只要变更在划线装置中进行编程的数据即可。

这样，能够容易地制造宽度方向尺寸不同的太阳能电池14a、14b、14i、14j，因此也不会随着使太阳能电池14a、14b、14i、14j的宽度方向尺寸不同而增加制造成本。

在上述的实施方式中，通过使宽度方向尺寸不同而使面积不同，但也可以如图4所示那样，通过使长度方向尺寸不同而使面积不同。

在任一种情况下，只要太阳能电池的个数为3个以上即可，并不特别限定于10个。另外，也可以将多个电池15收容在外壳16中来构成太阳能电池模块。在这种情况下，能够通过在外壳16内串联或并联地内部连接多个电池15来调整成所希望的电压。

Claims (1)

1.一种黄铜矿型太阳能电池模块，其特征在于：

在一块玻璃基板上具有多个黄铜矿型太阳能电池，并且具备1个以上上述黄铜矿型太阳能电池彼此相互电串联连接而构成的电池，上述黄铜矿型太阳能电池在该一块玻璃基板的上部从靠近基板一侧开始依次配置有第一电极层、p型Cu(InGa)Se光吸收层、通过化学浴沉积法形成的n型缓冲层、以及通过溅射形成的透明的第二电极层，其中，上述p型Cu(InGa)Se光吸收层是通过对以溅射成膜的前体进行硒化来形成的，

上述多个黄铜矿型太阳能电池的长度方向尺寸彼此相同，配置在该模块的端部的上述黄铜矿型太阳能电池的宽度方向尺寸被设定得大于配置在中央部的上述黄铜矿型太阳能电池的宽度方向尺寸，由此使其电池面积较大。

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