JP2001053301A

JP2001053301A - 光電変換装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001053301A
Application number: JP11228518A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Nakanishi; 直明中西
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】大型基板上に形成された光電変換装置の複数
の個々の装置への分割を、半導体層と裏面電極との間で
剥離を生ずることなく行うことを可能とする、光電変換
装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板上に、第１の電極層、半導体層、お
よび第２の電極層を順次積層する工程と、前記第２の電
極層の、複数のモジュールに分割される予定領域を所定
の幅に除去し、前記第２の電極層をモジュールごとに複
数に区分する工程と、前記複数に区分された第２の電極
層の全体に封止樹脂を被覆する工程と、前記封止樹脂が
被覆された構造を、前記第２の電極層が除去されてい
る、前記複数のモジュールに分割される予定領域に沿っ
て切断して、複数の光電変換装置モジュールを形成する
工程を具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換装置の製
造方法、特に、太陽電池モジュールの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光電変換層として非晶質半導体層を用い
る非晶質太陽電池は、主として、ガラス基板上に透明電
極層、非晶質半導体層、および裏面電極層を順次積層
し、これらの各成膜ごとにスクライブして、複数の太陽
電池セルを形成し、これら太陽電池セルを集積化して太
陽電池モジュールとすることにより作製されている。

【０００３】裏面電極は一般に金属薄膜から構成されて
おり、水分等により腐蝕され易い。そのため、太陽電池
モジュールの裏面電極は樹脂で封止されている。封止樹
脂の材料としては、一般に水分等の封止性に優れたエチ
レン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が用いられてい
る。

【０００４】かかる構造の太陽電池モジュールについ
て、種々の形状のものが望まれる場合、通常、一枚の大
きな基板上に上述のように各膜を成膜した後、所望の形
状に複数に分割し、その後、分割された各モジュールを
樹脂で封止していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の種々の形状の太陽電池モジュールの製造方法では、
個々のモジュールへの分割に際し、特に半導体層と裏面
電極との密着性が悪いため、切断面付近において裏面電
極が半導体層から剥離してしまうという問題がある。

【０００６】また、種々の形状、例えば三角形等の太陽
電池モジュールが望まれる場合、分割後にそのような特
殊な形状の構造に種々の処理を施すことは、搬送等の点
で多くの問題がある。

【０００７】本発明は、このような事情の下になされ、
大型基板上に形成された光電変換装置の複数の個々の装
置への分割を、半導体層と裏面電極との間で剥離を生ず
ることなく行うことを可能とする、光電変換装置の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００８】本発明の他の目的は、大型基板上に形成さ
れた光電変換装置の複数の個々の装置への分割に際し、
様々な形状の個々の光電変換装置を、容易に支障無く分
割することを可能とする、光電変換装置の製造方法を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決するため、鋭意検討を重ねた結果、裏面電極形
成後に、分割後の個々の光電変換装置の周辺部に相当す
る、裏面電極の分割予定領域を、あらかじめ除去してお
くとともに、樹脂による裏面電極側の封止後に個々の装
置への分割を行うことにより、半導体層と裏面電極との
間で剥離が生ずることを効果的に防止し得ることを見出
した。本発明は、かかる知見に基づくものである。

【００１０】即ち、本発明は、基板上に、第１の電極
層、半導体層、および第２の電極層を順次積層する工程
と、前記第２の電極層の、複数のモジュールに分割され
る予定領域を所定の幅に除去し、前記第２の電極層をモ
ジュールごとに複数に区分する工程と、前記複数に区分
された第２の電極層の全体に封止樹脂を被覆する工程
と、前記封止樹脂が被覆された構造を、前記第２の電極
層が除去されている、前記複数のモジュールに分割され
る予定領域に沿って切断して、複数の光電変換装置モジ
ュールを形成する工程を具備することを特徴とする光電
変換装置の製造方法を提供する。

【００１１】以上のように構成される本発明の光電変換
装置の製造方法によると、第２の電極層の分割予定領域
があらかじめ除去されているとともに、樹脂による封止
後に個々のモジュールへの分割を行うので、分割された
断面には第２の電極層が露出しておらず、そのため、複
数のモジュールへの分割は、基板、第１の電極層、半導
体層、および封止樹脂層からなる積層体に対して行わ
れ、そのため分割に際し、個々のモジュールの周辺部に
おいて、第２の電極層が半導体層から剥離することが効
果的に防止される。

【００１２】本発明の光電変換装置の製造方法におい
て、第２の電極層に限らず、半導体層の分割予定領域
も、あらかじめ除去されていてもよい。この場合、複数
のモジュールへの分割は、基板、第１の電極層、および
封止樹脂層からなる積層体に対して行われる。

【００１３】更に、第２の電極層および半導体層に限ら
ず、第１の電極層の分割予定領域も、あらかじめ除去さ
れていてもよい。この場合、複数のモジュールへの分割
は、基板および封止樹脂層からなる積層体に対して行わ
れる。

【００１４】以上説明した方法において、あらかじめ行
われる分割予定領域の除去は、次の方法により行うこと
が出来る。

【００１５】（１）レーザースクライブにより行う。レ
ーザーとしては、薄膜太陽電池の透明導電層、半導体
層、金属層などをスクライブするものが好適に用いられ
る。例えば、ＹＡＧレーザの基本波や第２高調波などが
挙げられる。

【００１６】（２）砥石やサンドペーパーを用いて行
う。これらに用いられる研削材の材料および粒径につい
ては、目的を達するためであれば特に制限はないが、材
料としては、アルミナ、カーボランダム、ガラスビー
ズ、金属粉、合成樹脂などが挙げられ、粒径としては、
１０〜１０００μｍが好ましい。また、研削方法につい
ては、乾式、湿式のいずれを用いても差し支えない。

【００１７】（３）サンドブラスト処理により行う。使
用される粒子の材料および粒径については、目的を達す
るためであれば特に制限はないが、材料としては、アル
ミナ、カーボランダム、ガラスビーズ、金属粉、合成樹
脂などが挙げられ、粒径としては、１０〜１０００μｍ
が好ましい。

【００１８】（４）所定のマスクを用いたエッチングに
より行う。エッチングはウエットエッチングによっても
ドライエッチングによっても行うことが出来るが、除去
する材質に適合したエッチャントを用いる必要がある。

【００１９】以上の方法により除去される第２の電極層
等の幅は、求められる太陽電池モジュールの形状にもよ
るが、一般的には２〜２０ｍｍであることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１を参照して説明する。図１は、本発明の１実施
形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明するた
めの断面図である。

【００２１】本実施形態に係る太陽電池モジュールは、
次のようにして作製される。即ち、図１に示すように、
透明絶縁基板１２上に、常法により、透明電極１４、半
導体層１６、および裏面電極１８をそれぞれ所定のパタ
ーン形状に順に積層形成することにより、光電変換素子
としての薄膜太陽電池セル２０が構成される。そして、
パターニングされた透明電極１４と裏面電極１８とが電
気的に接続されることにより、複数の薄膜太陽電池セル
２０が直列又は並列に接続されて集積化され、所定の出
力特性を得るように構成された太陽電池モジュールが得
られる。

【００２２】この場合、太陽電池モジュールは、様々な
形状のものが、大型の透明絶縁基板１２上に複数個形成
される。図では、参照符号１０および３０で示されてい
る。これら太陽電池モジュール１０，３０は、後述する
ように、分割ラインＡで分割される。

【００２３】透明絶縁基板１２としては、耐候性や強度
などの観点からガラス基板が好ましく用いられ、その
他、透明アクリル樹脂などからなり、且つ絶縁性を備え
た透明樹脂基板などが用いられる。また、透明絶縁基板
１２は剛性を備えたものに限らず、可撓性を有するもの
であっても良く、特に限定されない。

【００２４】透明電極１４としては、導電性及び光透過
性を有するたとえばＩＴＯやＳｎＯ _２、あるいはＩＴ
Ｏ／ＳｎＯ_２などが用いられる。

【００２５】また、光電変換を行う半導体層１６として
は、非晶質シリコン、水素化非晶質シリコン、水素化非
晶質シリコンカーバイド、非晶質シリコンナイトライド
などの他、シリコンと炭素、ゲルマニウム、スズなどの
他の元素との合金から成る非晶質シリコン系半導体の非
晶質あるいは微結晶をｐｉｎ型、ｎｉｐ型、ｎｉ型、ｐ
ｎ型、ＭＩＳ型、ヘテロ接合型、ホモ接合型、ショット
キーバリアー型あるいはこれらを組み合わせた型などに
構成した非晶質半導体層が用いられる。

【００２６】その他、半導体層１６としては、ＣｄＴｅ
系、ＣｄＳ系、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系などの化合物半導
体層などが用いられる。本発明の方法では、大型の透明
絶縁基板１２上に透明電極１４、半導体層１６、および
裏面電極１８を順次形成した後、裏面電極１８の分割予
定領域２４を所定の幅に除去する。裏面電極１８の分割
予定領域２４は、分割ラインＡに沿って位置している。

【００２７】裏面電極１８の分割予定領域２４の除去
は、既に説明したように、レーザースクライブ、砥石や
サンドペーパーを用いた方法、サンドブラスト処理、お
よび所定のマスクを用いたエッチング等により行うこと
が出来る。なお、裏面電極１８としては、クロム、ニッ
ケル、アルミニウムなどが用いられる。

【００２８】次に、透明絶縁基板１２上の集積化された
薄膜太陽電池セル２０を覆うように封止性に優れた熱可
塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる封止樹脂膜２２が
形成される。その結果、裏面電極１８の除去された部分
は、封止樹脂膜２２で埋められる。また、通常、更に封
止樹脂膜２２上に、耐候性に優れた樹脂膜からなる裏面
カバーが被覆されている。

【００２９】以上のように構成される薄膜太陽電池セル
がモジュール化された太陽電池モジュールは、分割予定
ラインＡに沿って分割され、その結果、所定の形状の複
数の太陽電池モジュール１０，３０が得られる。

【００３０】分割ラインＡに沿った太陽電池モジュール
の部分は、分割後の太陽電池モジュールの周辺部をな
し、その端面には、あらかじめ所定の幅で除去されてい
るため、裏面電極１８は存在せず、半導体層１６は、直
接、封止樹脂膜２２で覆われている。そのため、分割に
際し、裏面電極１８が半導体層１６から剥離することは
ない。

【００３１】なお、分割予定ラインＡに沿った複数の太
陽電池モジュールへの分割は、通常、ガラス基板、封止
樹脂膜および裏面カバーを切断できる１種以上の器具を
用いて行うことができる。ガラス基板を切断する方法と
しては、ガラス表面にダイヤモンドカッターなどで表面
に傷をつけ、その後、ガラス基板に応力を加えることな
どが挙げられる。

【００３２】また、封止樹脂膜および裏面カバーを切断
する方法としては、カッターナイフにより切込みを入れ
る方法が挙げられる。これらの方法を別々に実施する場
合には、いずれを先に行っても差し支えない。

【００３３】また、切断後の太陽電池モジュールの外観
を整えるため、切断後の断面およびその近傍を、上記の
器具、或いは別の器具を用いて、切削を行うことができ
る。

【００３４】以上、裏面電極１８の分割ラインＡに沿っ
た部分をあらかじめ所定の幅で除去した場合について説
明したが、本発明はこれに限らず、図２に示すように、
裏面電極１８だけでなく、裏面電極１８と半導体層１６
の両方を、分離ラインＡに沿って、あらかじめ所定の幅
で除去（図中、参照符号２６で示す）した場合にも、ま
た図３に示すように、裏面電極１８と半導体層１６と透
明電極１４を、分離ラインＡに沿って、あらかじめ所定
の幅で除去（図中、参照符号２８で示す）した場合に
も、同様に適用することが可能である。

【００３５】また、以上、本発明に係る光電変換装置を
非晶質太陽電池モジュールを例に説明したが、本発明は
これに限らず、これまで広く普及している結晶系及び化
合物系太陽電池モジュールについても同様に適用するこ
とが可能である。

【００３６】その他、透明絶縁基板上に形成された薄膜
太陽電池セルなどの太陽電池を集積化するための接続方
法としては、特に限定されるものではなく、いかなる方
法で接続するものであっても良い。

【００３７】このように、本発明は、その趣旨を逸脱し
ない範囲内で、当業者の知識に基づき種々なる改良、修
正、変形を加えた態様で実施し得る。

【００３８】次に、本発明を適用した非晶質太陽電池モ
ジュールについて、以下に図面を参照して具体的にその
製造方法と構成を示す。

【００３９】

【実施例】実施例１図２に示すように、ガラス基板１２上に熱ＣＶＤ法によ
り透明導電膜層１４を形成し、波長１．０６μｍのＹＡ
Ｇレーザーの基本波を用いて、短冊状に透明導電膜層１
４を電気的に分離して、透明電極１４を形成した。

【００４０】次いで、純水で超音波洗浄を行った後、透
明電極１４が形成された面側に基板温度２００℃、反応
圧力０．５〜１．０Ｔｏｒｒにて、モノシラン、メタン
およびジボランから成る混合ガス、モノシランおよび水
素から成る混合ガス、モノシラン、水素およびホスフィ
ンから成る混合ガスを、この順序で容量結合型グロー放
電分解装置内で分解することにより、Ｐ型、Ｉ型、Ｎ型
の非晶質半導体層１６を順次形成した。

【００４１】次に、先ほどのレーザーによるスクライブ
線より僅かにずれた位置に、透明電極１４にダメージを
与えないように、波長０．５３μｍのＹＡＧレーザーの
第二高調波を用いて分離して、半導体層１６を形成し
た。引き続いて、半導体層１６の上に金属層１８として
アルミニウムをスパッタリング法により、３００ｎｍの
厚みで形成した。

【００４２】更に、波長０．５３μｍのＹＡＧレーザー
の第二高調波を用いて、上述のレーザーによるスクライ
ブ線より僅かにずれた位置に、透明電極１４にダメージ
を与えないように、この金属層１８と半導体層１６を分
離して裏面電極１８を形成した。

【００４３】その後、裏面電極１８および半導体層１６
を、＃４００のサンドペーパーにて、モジュール分割ラ
インＡに沿って、幅１０ｍｍにわたり除去し、モジュー
ルごとに区分された集積型非晶質シリコン太陽電池１０
を作製した。この場合、ガラス基板１２上には、後に分
割される複数の太陽電池モジュール１０，３０が形成さ
れている。

【００４４】以上のようにして作製された複数の集積型
非晶質シリコン太陽電池モジュール１０，３０の裏面電
極１８側に、厚み６００μｍのＥＶＡ（エチレンと酢酸
ビニルの共重合体）フィルムからなる封止樹脂膜２２を
全体に被せ、これを真空ラミネート方式にて加熱融着す
るとともに、厚み３８μｍのポリフッ化ビニル樹脂（商
品名：デドラー）（図示せず）を被着した。

【００４５】そして、分離ラインＡのガラス基板側から
ダイヤモンドカッターにて切込み線を入れ、同じく分離
ラインＡの裏面カバー側からカッターナイフにて刃先が
ガラス基板に到達するまで切込みを入れた後、ガラス基
板に応力を加えて分割し、複数の、個々の非晶質シリコ
ン太陽電池モジュール１０，３０を得た。

【００４６】この分割の際には、裏面電極１８の分離ラ
インＡに沿った部分が所定の幅であらかじめ除去されて
いるため、切断面には裏面電極１８は存在せず、そのた
め、太陽電池モジュールの端部において裏面電極１８が
半導体層１６から剥がれることはなかった。

【００４７】以上のようにして作製された太陽電池モジ
ュール１０を高温高湿試験槽（８５℃／９０％Ｒ．
Ｈ．）で２０００時間放置したが、電気特性の低下は全
く見られなかった。

【００４８】比較例裏面電極１８および半導体層１６の分離ラインＡに沿っ
た部分をあらかじめ除去しなかったことを除いて、実施
例１と同様にして、同一の基板上に複数の太陽電池モジ
ュールを作製し、分割ラインに沿って分割して、個々の
太陽電池モジュールを得た。

【００４９】その結果、太陽電池モジュールの切断面に
は、裏面電極１８が露出しており、裏面電極１８と半導
体層１６との間で剥離が認められた。

【００５０】この太陽電池モジュールを高温高湿試験槽
（８５℃／９０％Ｒ．Ｈ．）で２０００時間放置したと
ころ、電気特性の低下が見られた。

【００５１】実施例２図３に示すように、裏面電極１８と半導体層１６だけで
なく、裏面電極１８と半導体層１６と透明電極１４を、
分離ラインＡに沿って、実施例１と同様に除去した（図
中、参照符号２８で示す）ことを除いて、実施例１と同
様にして、同一の基板上に複数の太陽電池モジュールを
作製し、分割ラインＡに沿って分割して、個々の太陽電
池モジュールを得た。

【００５２】その結果、実施例１と同様の優れた結果を
得た。

【００５３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よると、第２の電極層の分割予定領域があらかじめ除去
されているとともに、樹脂による封止後に個々のモジュ
ールへの分割を行うので、分割に際し、個々のモジュー
ルの周辺部において、第２の電極層が半導体層から剥離
することが効果的に防止される。その結果、所望の形状
の複数の光電変換装置モジュールを、信頼性よく得るこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール
を示す断面図。

【図２】本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュー
ルを示す断面図。

【図３】本発明の更に他の実施形態に係る太陽電池モジ
ュールを示す断面図。

【符号の説明】

１０，３０…太陽電池モジュール１２…透明絶縁基板１４…透明電極１６…半導体層１８…裏面電極２０…薄膜太陽電池セル２２…封止樹脂膜２４，２６，２８…除去部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、第１の電極層、半導体層、およ
び第２の電極層を順次積層する工程と、前記第２の電極層の、複数のモジュールに分割される予
定領域を所定の幅に除去し、前記第２の電極層をモジュ
ールごとに複数に区分する工程と、前記複数に区分された第２の電極層の全体に封止樹脂を
被覆する工程と、前記封止樹脂が被覆された構造を、前記第２の電極層が
除去されている、前記複数のモジュールに分割される予
定領域に沿って切断して、複数の光電変換装置モジュー
ルを形成する工程を具備することを特徴とする光電変換
装置の製造方法。
【請求項２】前記第２の電極層をモジュールごとに複数
に区分する工程において、前記第２の電極層だけでな
く、前記半導体層の、複数のモジュールに分割される予
定領域も所定の幅に除去され、前記第２の電極層および
半導体層がモジュールごとに複数に区分されることを特
徴とする請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３】前記第２の電極層をモジュールごとに複数
に区分する工程において、前記第２の電極層だけでな
く、前記半導体層および第１の電極の、複数のモジュー
ルに分割される予定領域も所定の幅に除去され、前記第
２の電極層、半導体層、および第１の電極がモジュール
ごとに複数に区分されることを特徴とする請求項１に記
載の光電変換装置の製造方法。
【請求項４】前記複数のモジュールに分割される予定領
域の所定の幅の除去は、レーザースクライブ、砥石・サ
ンドペーパーを用いた方法、サンドブラスト処理、およ
び所定のマスクを用いたエッチングからなる群から選ば
れた１種により行われることを特徴とする請求項１〜３
のいずれかの項に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項５】前記所定の幅は、２〜２０ｍｍであること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の光電
変換装置の製造方法。