太阳能电池模块和太阳能电池模块的制造方法

专利名称：太阳能电池模块和太阳能电池模块的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池模块和太 阳能电池模块的制造方法。
背景技术：
在图5中示出现有技术的太阳能电池模块的俯视图。图6是图5所示的太阳能电 池模块170的A-A剖面图。下面使用图5及图6说明现有技术的太阳能电池模块。太阳能电池模块170，在透光性基板(透明基板)101上依次叠层第一电极层(透 明导电膜)111、半导体层(光电转换层)112、第二电极层(背面电极)114后，使用公知的 激光制图(laser patterning)法进行分割，形成多个太阳能电池110。如此形成的多个太 阳能电池110被密封材(填充材料)150密封在透光性基板101和保护材155之间，通过树 脂160将金属框165固定在该密封的太阳能电池110的端部(参照专利文献1)。再有，在 图3中，省略了密封材150和保护材155的图示。这种太阳能电池110通过使用pn结的内部电场将由于从透光性基板101侧射入 的光而在半导体层112内产生的电子空穴对分别在第一电极层111和第二电极层114侧 取出，从而获得发电电力。因此，为了尽量使射入半导体层112内的光量增加，一直进行着 各种改良。例如，在透光性基板101上依次叠层第一电极层111、作为半导体层112的具有 p-i-n结的非晶硅层、第二电极层114，在第二电极层114使用在有效波长区域反射率高的 Ag电极，使入射光在第二电极层114与第一电极层111之间反射，从而使到达半导体层112 的光量增加。这样，通过提高第二电极层114的反射率来有效地利用透过半导体层112内 部的长波长的光，提高短路电流。而且，如前所述，作为反射率高的第二电极层114，最常使 用Ag。如上所述，在利用由丁基橡胶(butyl rubber)等构成的树脂160将金属框165安 装在太阳能电池模块170的端部的太阳能电池模块170中，在射入到基板101的入射光、和 该入射光在基板101与太阳能电池110的接触面、及太阳能电池110内被散射而产生的散 射光射入到太阳能电池模块170的两端部的情况下，大量的散射光会被树脂160吸收。因 此，未能有效地将所射入的光用于发电。

发明内容
本发明是鉴于上述状况而完成的，本发明的目的在于，提供一种使向太阳能电池 模块的端部射入的光再次射入太阳能电池、从而增大输出电流的太阳能电池模块的制造方法。本发明的一种方式提供一种太阳能电池模块，其包括透光性基板；形成在透光 性基板的第一面上的太阳能电池；和第一反射部，其由与构成太阳能电池的一部分的电极 相同的材料构成，设置在透光性基板的第二面上，且反射来自基板一侧的光。在该方式中， 也可以为上述第一反射部形成在与在所述透光性基板上形成的上述太阳能电池中电流流 向的方向不同的方向的端部。
本发明的另一种方式提供一种太阳能电池模块，其包括透光性基板；形成在透 光性基板的第一面上的太阳能电池；和第二反射部，其由与构成太阳能电池的一部分的电 极相同的材料构成，设置在透光性基板的侧端面上，且反射来自基板一侧的光。
本发明的又一种方式提供一种太阳能电池模块的制造方法，其包括在透光性基 板的第一面上形成第一电极层的工序；在第一电极层上形成半导体层的工序；通过在线溅 射装置(in-line sputteringapparatus，也称为连续式溅射装置)在半导体层上和透光性 基板的第二面上形成反射性导电膜的工序；以及至少分离第一电极层或反射性导电膜，形 成1个或多个太阳能电池、及第二电极和第一反射部的工序，在形成反射性导电膜的工序 中，半导体层的电流所流动的方向与在线溅射装置中的透光性基板的输送方向不同。本发明的又一种方式提供一种太阳能电池模块的制造方法，其包括在透光性基 板的第一面上形成第一电极层的工序；在第一电极层上形成半导体层的工序；通过在线溅 射装置在半导体层上和透光性基板的侧端面上形成反射性导电膜的工序；以及至少分离第 一电极层或反射性导电膜，形成1个或多个太阳能电池、及第二电极和第二反射部的工序， 在形成反射性导电膜的工序中，半导体层的电流所流动的方向与在线溅射装置中的透光性 基板的输送方向不同。本发明的又一种方式提供一种太阳能电池模块的制造方法，其包括在透光性基 板的第一面上形成第一电极层的工序；在第一电极层上形成半导体层的工序；通过在线溅 射装置在半导体层上和透光性基板的第二面上形成反射性导电膜的工序；以及至少分离第 一电极层或反射性导电膜，形成1个或多个太阳能电池、及第二电极和第一反射部的工序， 在形成反射性导电膜的工序中，沿着半导体层的电流所流动的方向利用在线溅射装置输送 透光性基板。本发明的又一种方式提供一种太阳能电池模块的制造方法，其包括在透光性基 板的第一面上形成第一电极层的工序；在第一电极层上形成半导体层的工序；通过在线溅 射装置在半导体层上和透光性基板的侧端面上形成反射性导电膜的工序；以及至少分离第 一电极层或反射性导电膜，形成1个或多个太阳能电池、及第二电极和第二反射部的工序， 在形成反射性导电膜的工序中，沿着半导体层的电流所流动的方向利用在线溅射装置输送 透光性基板。


图1是本发明的实施方式的太阳能电池模块的俯视图。图2是图1所示的实施方式的太阳能电池模块的端部的放大剖面图。图3是用于说明本发明的实施方式的太阳能电池模块的制造工序的太阳能电池 模块端部的放大剖面图。图4是表示在本发明的实施方式的太阳能电池模块的制造工序中使用的太阳能 电池模块的制造装置的结构的示意图。图5是背景技术的太阳能电池模块的俯视图。图6是背景技术的太阳能电池模块的端部的放大剖面图。符号说明1 基板
10太阳能电池11第一电极层12半导体层13透明导电膜14a第二电极层14b反射部20取出电极25第一分离槽26第二分离槽30取出配线材料35输出配线材料40绝缘薄膜50密封材料55保护材料70太阳能电池模块80在线溅射装置
具体实施例方式使用

本发明的实施方式。在下文的附图的记载中，对于相同或相似的部 分赋予相同或相似的符号。但是，附图是示意性的，应该注意各尺寸的比例等与现实的实物 是不同的。因此，具体的尺寸等应该参考以下的说明进行判断。再有，毫无疑问，在附图相 互间也包含彼此的尺寸关系和比例不同的部分(太阳能电池模块的结构)使用

本发明的实施方式的太阳能电池70及其制造方法。作为由本发明 的实施方式制造的太阳能电池模块70的俯视图，图1 (a)表示从背面侧观看时的俯视图，图 1 (b)表示在光接收面侧观看时的俯视图。图2表示图1所述的太阳能电池模块70的放大 剖面图。图2是对应图1所示的太阳能电池模块70的A-A剖面的放大剖面图。下面，参照图1及图2，说明实施方式的太阳能电池模块70的结构。再有，在图1 中，省略了对密封材料50和保护材料55的图示。太阳能电池模块70包括基板1、多个太阳能电池10、取出电极20、取出配线材料 30、输出配线材料35、绝缘薄膜40、密封材料50和保护材料55。基板1是用于形成多个太阳能电池10和取出电极20的单一基板。作为基板1，可 以使用具有绝缘性的玻璃、塑料等。在基板1上沿第一方向形成多个太阳能电池10。多个太阳能电池10沿与第一方 向大致正交的第二方向排列，彼此串联地电连接。太阳能电池10具有第一电极层11、半导体层12、透明导电膜13及第二电极层 14a。实施公知的激光图案形成(laser patterning)，在基板1上依次叠层第一电极层11、 半导体层12、透明导电膜13及第二电极层14a。第一电极层11被形成在基板1的主面上，具有导电性和透光性。作为第一电极层11，在本实施方式中使用具有高的透光性、低电阻性、可塑性的、廉价的ZnO。半导体层12利用来自第一电极层11侧的入射光产生电荷(电子及空穴)。作为 半导体层12，例如能够使用以pin结或pn结为基本结构的非晶硅半导体层、微晶硅半导体 层的单层体或叠层体。在本实施方式的半导体层12中，使用由2个光电转换单元构成，自 第一电极层11侧起分别由非晶硅半导体、微晶硅半导体构成的结构。再有，在本说明书中， “微晶硅”的用语不仅是指完全的结晶状态，还指包含部分为非结晶状态的状态。透明导电膜13至少被形成在半导体层12上，以覆盖基板1的侧端部和光接收面 侧的端部两面的方式形成。利用透明导电膜13，能够防止半导体层12和第二电极层14a的 合金化，减少半导体层12和第二电极层14a的连接电阻。第二电极层14a被形成在透明导电膜13上。一个太阳能电池10的透明导电膜13 和第二电极层14a，与相邻于一个太阳能电池10的另一个太阳能电池10的第一电极层11 接触。由此，一个太阳能电池10和另一个太阳能电池10电串联连接。此外，第二电极层14a以覆盖基板1的侧端部和端部两面的方式形成，构成由此部 分形成的反射部14b。再有，在本实施方式中，作为第二电极层14a，使用厚度为200nm的具 有高反射率的Ag膜。取出电极20取出由多个太阳能电池10产生的电荷。取出电极20与太阳能电池 10同样地具有第一电极层11、半导体层12、及第二电极层14a。实施公知的激光图案形成 (激光构图)，在基板1上依次叠层第一电极层11、半导体层12、第二电极层14a及反射部 14b。在基板1上沿第一方向形成取出电极20。取出配线材料30从取出电极20取出电荷。即，取出配线材料30具有作为从取出 电极20收集电荷的收集电极的功能。取出配线材料30由导电性基材和电镀在基材的外周的焊料构成。取出配线材料 30沿取出电极20 (沿第一方向)被焊接在取出电极20上。作为基材能够使用成型为薄板 状、线状或捻线状的铜等。再有，取出配线材料30也可以在多处被部分地焊接在取出电极 20上。输出配线材料35将由取出配线材料30收集的电荷导向太阳能电池模块70的外 部。输出配线材料35具有与取出配线材料30相同的结构，输出配线材料35的一端，焊接 在取出配线材料30上。此时，在输出配线材料35和多个太阳能电池10之间配置绝缘薄膜 40，使输出配线材料35和多个太阳能电池10绝缘。密封材料50以将多个太阳能电池10、取出电极20和取出配线材料30密封在基板 1与保护材料55之间，缓冲施加给太阳能电池10的冲击的方式配置。在本实施方式中，作 为密封材料50使用EVA。保护材料55被配置在密封材料50上。在本实施方式中，作为保护材料55，使用由 PET/ΑΙ箔/PET构成的叠层体。从设置在密封材料50和保护材料55上的开口引出输出配线材料35的未与电力 取出配线30连接的一个端部，连接到未图示的端子盒上。然后，利用由丁基橡胶等形成的具有绝缘性和耐气候性的树脂60在被密封的多 个太阳能电池10的端部安装Al、SUS、或铁制的框65，由此完成太阳能电池模块70。在本实施方式中，虽然使用依次叠层有非晶硅半导体和微晶硅半导体的光电转换单元，但即使使用由微晶或非晶质层构成的单层或叠层了 3层以上的光电转换单元也能得 到同样的效果。此外，也可以在光电转换单元间设置由ZnO、SnO2、SiO2、MgZnO形成的中间层，成为 使光学特性提高的结构。第一电极层11除在本实施方式中使用的ZnO夕卜，也可以由从Sn02、In2O3、或Ti02、 Zn2SnO4的金属氧化物中选择的一种或多种的叠层体构成。再有，在这些金属氧 化物中也可 以掺杂 F、Sn、Al、Ga、Nb 等。在本实施方式中，在形成由ZnO构成的透明导电膜13后，形成Ag的单层体作为 第二电极层14a，但例如也可以在半导体层12上依次使用1层或多层的ln203、SnO2, TiO2, Zn2SnO4的金属氧化物作为透明导电膜13，使用1层或多层Al、Ti、Ni等金属膜作为第二电 极层14a。此外，使用至少具有1层第二电极层14a的结构即可，也可以为无透明导电膜的 结构。作为密封材料50，除EVA外，也可以使用EEA等乙烯类树脂、PVB、硅酮(硅有机树 脂)、氨基甲酸乙酯、丙烯酸(树脂)、环氧树脂。作为保护材料55，除由PET/ΑΙ箔/PET构成的叠层体外，还可以使用氟类树脂 (ETFE、PVDF、PCTFE等)、PC、PET、PEN、PVF、丙烯酸等树脂的单层体或夹入有金属箔的结构， 以及SUS和(办^八'J勺K =Galvalume)镀铝锌板等钢板、玻璃等。在此，根据图1及图2，详细地说明本实施方式的特征部分即反射部14b。在本实施方式的太阳能电池模块70中，在基板1的背面形成第二电极层14a时， 以绕入到光接收面侧的方式形成有反射部14b，反射部14b覆盖基板1的侧端部和端部两 面。绕入的反射部14b在光接收面覆盖在无助于发电的无效区域上、并且覆盖位于基板1 端部的太阳能电池10。由此，不会使射向太阳能电池10的半导体层12的光量减少就能使 射入到基板1的光有效地用于发电。也就是说，通过反射部14b使直接入射到未形成太阳 能电池10和取出电极20的端部的入射光、以及在基板1与第一电极层11的界面、半导体 层12与第二电极层14a的界面、或第一电极层11与半导体层12的界面被散射并入射到反 射部14b的光再次反射，使其入射到半导体层12。由反射部14b反射的光在半导体层12内 产生电子空穴对，通过pn结的内部电场使光电流产生。即，反射部14b通过使射向半导体 层12的入射光量增加，有助于加大太阳能电池模块70的短路电路。在覆盖基板1的侧端 部的反射部14b与基板1之间也可以具有透明导电膜13，在采用这样的结构时，能得到与没 有透明导电膜时相同的效果。此外，在太阳能电池模块70的背面侧形成分离取出电极20和反射部14b的第一 分离槽25，确保基板1的端部的绝缘。此外，为了不使取出电极20和多个太阳能电池10通 过反射部14b短路，形成第二分离槽26，使取出电极20和多个太阳能电池10分别与反射部 14b分离。因此，能确保本实施方式的多个太阳能电池10与外部的绝缘性。并且，太阳能电池模块70以覆盖所形成的反射部14b的方式配置树脂60，安装框 65。树脂60被配置在由金属形成的框65和太阳能电池模块70之间，不仅能作为缓冲材料 避免从外部对太阳能电池模块70施加的冲击，还能通过使用绝缘性的树脂60来更良好地 确保其与外部的绝缘性。此外，可以在位于基板1的光接收面上的反射部14b的端部，透明导电膜13覆盖反射部14b的端部，以不露出透明导电膜13的端部的方式形成。由此，反射部14b能防止 水分向透明导电膜13浸入，防止光透过率下降。因此，能更良好地使射向反射部14b的光 反射，并使其入射到太阳能电池10。
如上所述，根据本发明，通过在太阳能电池模块70的端部也使从光接收面入射到 基板1的光反射，并再次入射到半导体层12，不仅能使入射到半导体层12的光量增加、增大 短路电流，还能提高太阳能电池模块70的可靠性。(太阳能电池模块的制造方法)接着，参照图1、图2及图3，说明本实施方式的太阳能电池模块70的制作方法。图 3是表示对应于图1(a)所述的太阳能电池模块70的B-B的部分的制造工序的放大剖面图。首先，如图3(a)所记载的那样，在4mm厚的由玻璃制成的透光性基板1上通过溅 射形成600nm厚的由ZnO形成的第一电极层11。然后，从透光性基板1的第一电极层11侧 照射YAG激光，将第一电极层11图案形成为长方形状。在该激光分离加工中，使用波长约 1. 06 μ m、能量密度13J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光器。接着，如图3(b)所记载的那样，通过等离子体处理装置形成半导体层12。半导体层12按如下顺序进行叠层以SiH4、CH4、H2和B2H6的混合气体为原料气体 形成膜厚IOnm的ρ型非晶硅半导体层，以SiH4和H2的混合气体为原料气体形成膜厚300nm 的i型非晶硅半导体层，以SiH4、H2及PH4的混合气体为原料气体形成膜厚20nm的η型非 晶硅半导体层。接着，按如下顺序进行叠层以SiH4、H2和B2H6的混合气体为原料气体形成 膜厚IOnm的ρ型微晶硅半导体层，以SiH4和H2的混合气体为原料气体形成膜厚2000nm的 i型微晶硅半导体层，以SiH4、H2和PH4的混合气体为原料气体形成膜厚20nm的η型微晶硅 半导体层。在下文中，在表1详细地表示等离子体处理装置的各个条件。[表 1]
权利要求
一种太阳能电池模块，其特征在于，包括透光性基板；形成在所述透光性基板上的第一面上的太阳能电池；和第一反射部，其由与构成所述太阳能电池的一部分的电极相同的材料形成，设置在所述透光性基板的第二面，且反射来自所述基板侧的光。
2.一种太阳能电池模块，其特征在于，包括 透光性基板；形成在所述透光性基板上的第一面上的太阳能电池；和第二反射部，其由与构成所述太阳能电池的一部分的电极相同的材料形成，设置在所 述透光性基板的侧端面，且反射来自所述基板侧的光。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，还包括第二反射部，其由与构成所述太阳能电池的一部分的电极相同的材料形成，设置在所 述透光性基板的侧端面，且反射来自所述基板侧的光。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于 在所述第一反射部与所述透光性基板之间存在透光性导电膜。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池模块，其特征在于在所述透光性基板的第二面上，所述第一反射部覆盖所述透光性导电膜的端部。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于 所述第一反射部还延伸并绕入至所述透光性基板的第一面侧。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于所述第一反射部形成在与在所述透光性基板上形成的所述太阳能电池中电流流动的 方向不同的方向的端部。
8.一种太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，包括 在透光性基板的第一面上形成第一电极层的工序； 在所述第一电极层上形成半导体层的工序；利用在线溅射装置在所述半导体层上和所述透光性基板的第二面上形成反射性导电 膜的工序；以及至少分离所述第一电极层或所述反射性导电膜，形成1个或多个太阳能电池以及第二 电极和第一反射部的工序，在形成所述反射性导电膜的工序中，所述半导体层的电流所流动的方向与所述在线溅 射装置中的所述透光性基板的输送方向不同。
9.一种太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，包括 在透光性基板的第一面上形成第一电极层的工序； 在所述第一电极层上形成半导体层的工序；利用在线溅射装置在所述半导体层上和所述透光性基板的侧端面上形成反射性导电 膜的工序；以及至少分离所述第一电极层或所述反射性导电膜，形成1个或多个太阳能电池以及第二 电极和第二反射部的工序，在形成所述反射性导电膜的工序中，所述半导体层的电流所流动的方向与所述在线溅射装置中的所述透光性基板的输送方向不同。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于 还利用在线溅射装置在所述透光性基板的侧端面上形成所述反射性导电膜。
11.根据权利要求8所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于 在所述第一反射部与所述透光性基板之间存在透光性导电膜。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于在所述透光性基板的第二面上，所述第一反射部覆盖所述透光性导电膜的端部。
13.—种太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，包括 在透光性基板的第一面上形成第一电极层的工序； 在所述第一电极层上形成半导体层的工序；利用在线溅射装置在所述半导体层上和所述透光性基板的第二面上形成反射性导电 膜的工序；以及至少分离所述第一电极层或所述反射性导电膜，形成1个或多个太阳能电池以及第二 电极和第一反射部的工序，在形成所述反射性导电膜的工序中，沿着半导体层的电流所流动的方向，在所述在线 溅射装置中输送所述透光性基板。
14.一种太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，包括 在透光性基板的第一面上形成第一电极层的工序； 在所述第一电极层上形成半导体层的工序；利用在线溅射装置在所述半导体层上和所述透光性基板的侧端面上形成反射性导电 膜的工序；以及至少分离所述第一电极层或所述反射性导电膜，形成1个或多个太阳能电池以及第二 电极和第二反射部的工序，在形成所述反射性导电膜的工序中，沿着所述半导体层的电流所流动的方向，在所述 在线溅射装置中输送所述透光性基板。
15.根据权利要求13所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于 利用在线溅射装置在所述透光性基板的侧端面上形成所述反射性导电膜。
16.根据权利要求13所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于 在所述第一反射部与所述透光性基板之间存在透光性导电膜。
17.根据权利要求16所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于在所述透光性基板的第二面上，所述第一反射部覆盖所述透光性导电膜的端部。
全文摘要
本发明提供一种太阳能电池模块和太阳能电池模块的制造方法。太阳能电池模块包括透光性基板；在透光性基板上的第一面上形成的太阳能电池；和第一反射部，由与构成太阳能电池的一部分的电极相同的材料形成，设置在透光性基板的第二面上，且反射来自上述基板侧的光。
文档编号H01L31/18GK101958354SQ201010173089
公开日2011年1月26日 申请日期2010年3月31日 优先权日2009年7月17日
发明者兼子一重, 矢田茂郎, 高桥翔 申请人:三洋电机株式会社