JP2001085710A - 薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス基板に直接素子が形成された基板一体
型薄膜太陽電池モジュールの製造工程において、素子が
形成される面と反対の面とを間違えた為に発生する工程
ロスを防ぐ。 【解決手段】 ガラス基板の周縁部の面取り形状を素子
が形成される面と反対の面とで非対称にして、その部分
の形状で面を特定できるようにする。この部分を加工す
る為に加工部分の形状に対応した形状のダイアモンド砥
石等の工具を準備して面取りすることで従来の面取り方
法と同様の工程で製造できるので、本発明は簡便に実施
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜太陽電池モジュ
ールの構造及び製造方法に関し、より詳しくは透明絶縁
基板上に透明電極層、薄膜半導体層、裏面電極層を形成
して得られるタイプの太陽電池モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】資源の枯渇、あるいは二酸化炭素の発生
量の増大等の環境問題を解決する手段として太陽光発電
が盛んとなっており、シリコン等の半導体材料の使用量
が少ないと言う点で薄膜太陽電池が注目されている。

【０００３】薄膜太陽電池には、ガラス等の透明絶縁基
板上に透明導電膜層、半導体層、裏面電極層を形成した
タイプのものが存在する。。

【０００４】透明絶縁基板を用いる薄膜太陽電池モジュ
ールの構造、並びにその製造方法については、米国特許
第４２９２０９２号に開示されている。ガラス等の透明
絶縁基板に透明導電膜を形成し、レーザ加工線によりス
トリップ状の複数の光起電力領域に分離し、その上にｐ
型、ｉ型、ｎ型のアモルファスシリコンを全面に製膜し
光起電力半導体層とする。最初の加工線と平行にずらし
た位置に隣の素子と接続するための接続溝をレーザ加工
にて作る。さらに裏面電極層を形成した後、接続溝と平
行かつ透明電極の分離溝と反対側に裏面電極分離溝を形
成する。これらの工程により一つの基板にストリップ状
の複数の光起電力素子が直列に接続された薄膜太陽電池
が形成される。

【０００５】結晶基板の太陽電池の場合は結晶ウェハー
基板配置の為の隙間が生じるのに対して、透明絶縁基板
を用いる薄膜太陽電池モジュールにおいては殆ど隙間無
くストリップ状の太陽電池を配置できるので太陽電池モ
ジュールの全体の面積に占める発電領域の面積を大きく
できる。この利点を生した薄膜太陽電池モジュールで
は、基板の端の方まで素子を形成しており、素子以外の
部分は周囲の５ｍｍ程度になっているケースも見られ
る。

【０００６】透明絶縁基板を用いる薄膜太陽電池モジュ
ール用のガラス基板は、３ｍｍ〜７ｍｍ程度の厚みで、
０．５ｍ×１ｍあるいは１ｍ×１ｍ前後の大きさのもの
が使用される。この基板の周縁部は、図２（ａ）に示す
Ｃ面取りあるいは（ｂ）に示すＡ面取りと言われる面取
り処理がなされる場合がある。この処理をすることで、
鋭利なガラスの切断面による人体の外傷のおそれ、ガラ
スの切断面上のキズを起点としたガラスの割損を防止す
ることができる。

【０００７】このガラス基板を洗浄・脱脂後、透明導電
膜が形成される。工業的には塩化錫の溶液を用いて５５
０℃以上の高温で熱分解酸化反応でＳｎＯ₂を析出させ
る気層化学反応法（ＣＶＤ）で製膜するのが一般的であ
る。

【０００８】こうして製膜した透明導電膜付きガラスに
前記米国特許に開示する方法で太陽電池素子を形成した
後、電極取出配線を設け、素子形成面を充填材と裏面保
護カバーによる封止することにより太陽電池モジュール
が完成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いて太陽電池を透明導電膜付きガラス基板に素子を形成
する際に、透明導電膜が形成されていない側に半導体を
形成するミスが生じることがある。また、透明導電膜が
形成されている側に治具等が接触してその面が汚染され
る場合がある、その上の半導体を製膜すると剥離する問
題が生じている。

【００１０】透明導電膜が形成された透明導電膜付きガ
ラス基板は、形成された膜が透明であるため、膜形成面
がどちらの側であるかの判別が困難である。そのため、
次の半導体層を形成する面を間違えたり、膜形成面に治
具を不用意に接触させたりすることが頻発する。

【００１１】透明電極付きガラス基板を用いる他の半導
体装置として液晶パネル等があるが、その場合、図３に
示す様にガラスの角を削り取り、製膜される面と別の面
とを区別するためのオリフラというものが設けてある。

【００１２】しかしながら、厚みのある薄膜太陽電池モ
ジュール用のガラス基板にオリフラを設けることは煩雑
であり、また、モジュール化の際にオリフラ部分が障害
になることがある。

【００１３】本発明の目的は、他の手段により薄膜太陽
電池モジュール用のガラス基板の素子形成面と別の面と
を区別することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板上
に、透明電極層、薄膜半導体層、裏面電極層を含む層が
順次形成され、複数個の領域に分割されてなされる光起
電力素子が電気的に接続する構造を含む薄膜太陽電池モ
ジュールであって、前記ガラス基板の光起電力素子が形
成される側とその反対側の周縁部の面取り形状が異なる
ことを特徴とする薄膜太陽電池モジュールに関する。

【００１５】さらには、ガラス基板の周縁部の面取り形
状が、素子が形成される側において面の内側方向に深く
削られ他方の側において内側方向に浅く削られているこ
とを特徴とする薄膜太陽電池モジュール、あるいは、前
記ガラス基板の周縁部の面取り形状が、素子が形成され
る側において面の内側方向に浅く削られ他方の側におい
て内側方向に深く削られていることを特徴とする薄膜太
陽電池モジュールに関する。

【００１６】また、それらの薄膜太陽電池モジュールの
特徴となる構造を実現する為の、砥石あるいはその他の
切削具を回転して外周面の面取り処理を行う工具の切削
部の形状を非対称にすることで、非対称の面取りを行う
ことを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法に
関する。

【００１７】

【作用】本発明の構成により、簡便に透明電極製膜面の
識別判断ミスの問題を一挙に解決することができる。

【００１８】上記、識別判断ミスにより加工面の手や治
具等による汚損、反対面への製膜等が発生した製品は１
００％廃棄処分するしか方策は無いので結果的には製品
の歩留まりも向上する。

【００１９】また、透明電極製膜面の認識に要する時間
短縮ができるばかりでなく、識別に時間をかける間に発
生する幾つかの問題も解消している。すなわち、表面に
テスターで測定することで導電率で判断することが可能
であるがテスタープローブで基板の表面を傷つける問題
や、観察の際に不用意に治具等が接触する問題、観察を
人間が行う場合にチリや埃がガラス表面に付着する問題
などが解決する。

【００２０】本発明の様な明らかな外見上の識別手段
は、各種工程を自動化する場合においても、簡便な機構
しか必要としないとう利点を有する。

【００２１】更に、本発明の形状の特徴は、最終製品の
外観を大きく変えない点である。ユーザーの立場から見
るとガラス基板の僅かな形状の差異は殆ど気が付かない
ものであるし、枠を有する太陽電池モジュールの場合は
枠に隠蔽されてしまう。

【００２２】また、本発明の製造方法は、面取り加工工
具の形状変更のみで、通常の面取り工程と置き換えられ
るので、元々面取り工程を含む製造方法の場合、発生す
るコストは極めて僅かなものである。

【００２３】この様に、本発明はささやかな発明ではあ
るが、ガラス基板の面の識別ミスで発生した多大な損害
を一挙に解決するものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、具体的な実施の形態を図１
を用いて説明する。ここに述べられる形態は本発明の一
態様を説明するものであり、これに限定されるものでは
なく、別の形態をとるものであってもその技術思想を反
映するものであれば、適用できるものである。

【００２５】図１（ａ）に本発明のガラス基板の周縁部
の形状を示す。付記した記号は各部を簡略に説明する為
に設けた。すなわち Ｄ：基板の厚み ｐ１：太陽電池素子形成面の基板周縁部の削り込み幅 ｔ１：太陽電池素子形成面の基板周縁部の削り込み厚み ｐ２：太陽電池素子形成面と反対面の基板周縁部の削り
込み幅 ｔ２：太陽電池素子形成面の反対面の基板周縁部の削り
込み厚み である。

【００２６】ガラス基板としては、窓や建材などに広く
用いられているソーダガラス（青板ガラス）あるいは、
鉄イオンを低減させて光吸収を抑えた白板ガラスが用い
られる。本発明が適用されるガラス基板の厚みＤは２ｍ
ｍ以上７ｍｍ以下が好ましい。ガラス基板の厚みが２ｍ
ｍ以下になると面取りで削り込む量そのものが小さく外
観上に大きな変化が期待できない。また、厚みを８ｍｍ
にしたときガラスの比重は２．５であるので、１ｍ角の
ガラスで２０ｋｇとなり太陽電池モジュールとして重量
が大きくなりすぎる。

【００２７】ガラス基板は、ガラス製造の工程でダイヤ
モンドやタングステンカーバイド等のチップで表面をス
クライブし、折り割でカットされる。この時点ではカッ
ト面は鋭利な状態である。そこで面取りが行われて安全
なガラス板の状態になる。

【００２８】面取りは、図４に示すように円盤の端面を
面取りされる形に対応した逆形状に加工しその部分にダ
イアモンドが付いた砥石（ダイアモンドホイール）等が
用いられる。この砥石を高速に回転しながら、ガラスの
端面に沿って移動させると端面が面取りされる。

【００２９】面取りの形状は、例えば図１（ｂ）あるい
は（ｃ）に示す様にすれば、膜形成面と反対の面の認識
が可能になる。

【００３０】これらの形状は、第１の目的としては、製
膜面の識別にあるわけであるが、付加効果をもたらすこ
とが可能である。

【００３１】例えば（ｂ）の様に膜形成面が内側に深く
削られる場合（ｐ１＞ｐ２）には、素子が形成された面
を太陽電池に真空ラミネーターを用いて充填材７と裏面
カバー８を圧着封止するとき、図５に示すように真空ラ
ミネーターのダイアフラムが基板の周縁部の削り込み部
分を均一に押さえるようにすることができる。その結
果、従来構造での周縁部で局所的に押さえる現象が解消
でき、周辺にまで充填材の厚みが確保できるという効果
がある。

【００３２】反対に（ｂ）の様に反対の形状（ｐ２＞Ｐ
１）の場合は太陽電池モジュールをフレームに入れる場
合に、ｐ２の部分とフレームの額縁との間に隙間が確保
でき、十分なシーリング材を入れることが可能である。

【００３３】また、別の考え方をすると、フレームには
め込むときのガスケットの形状を非対称にして最適なデ
ザインを考え、それに合わせる形状にガラスを加工して
おくこととガラスの表裏の認識を兼ねることも可能であ
る。

【００３４】図１（ａ）記号で表した寸法は、本発明に
よると １）ｔ１＋ｔ２＜Ｄ ２）ｔ１≠ｔ２かつ／又はｐ１≠ｐ２ の関係を満たす。

【００３５】これらの式を満たす範囲でいろいろのバリ
エーションが考えられる。上記のｐ１とｐ２の差異を主
として変える場合の他、ｔ１とｔ２の差異を主として考
えることも可能であり。厚み方向で削り残す部分形状の
部分を一方の表面に寄る形状とすることで識別させるこ
とも可能である。

【００３６】また、斜めに削る部分の寸法ｔ１，ｔ２は ３）Ｄ／３≦Ｄ−（ｔ１＋ｔ２） の関係を満たすようにするのが好ましい。この式の右辺
は表面に対して垂直な部分の厚み寸法である。ガラス基
板は太陽電池モジュール製造工程途中の保管等で立てる
場合に、この垂直な部分で基板を支える。この部分が極
端に狭くなると基板自身の重みに耐えきれず、この部分
からガラスの割損が生じる。

【００３７】いずれの加工も、ダイアモンドホイールの
形状の変更をすることで実施可能であり、本来必須の工
程の工具の形状変更だけで本発明は実施可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、ガラス基
板端部の形状を表裏非対称となるように切削加工してい
る。これにより、基板上に素子を形成する面の認識が一
見して可能になった。

【００３９】このことは、ガラス基板単体あるいはガラ
ス基板に透明電極層が形成された状態の様に、加工必要
面の認識が非常に困難な場合に発生する、加工必要面の
認識判断ミスの問題を一挙に解決するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池のガラス基板の周縁部の構造
の実施形態

【図２】従来例の太陽電池のガラス基板の周縁部の構造
の実施形態

【図３】従来技術の基板表面の判断方法の一例

【図４】本発明の太陽電池のガラス基板の周縁部の加工
の実施方法

【図５】本発明の太陽電池のガラス基板の利用例

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 透明電極層などの太陽電池素子面の機能層 ３ 回転切削工具（ダイアモンドホイール） ４ ホイールの切削部 ５ ガラス基板の面取り部 ６ ラミネーターのダイアフラム ７ 充填材 ８ カバーフィルム １０ オリフラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板上に、透明電極層、薄膜半導
   体層、裏面電極層を含む層が順次形成され、複数個の領
   域に分割されてなされる光起電力素子が電気的に接続す
   る構造を含む薄膜太陽電池モジュールであって、 前記ガラス基板の光起電力素子が形成される側とその反
   対側の周縁部の面取り形状が異なることを特徴とする薄
   膜太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】 前記ガラス基板の周縁部の面取り形状
   が、素子が形成される側において面の内側方向に深く削
   られ他方の側において内側方向に浅く削られていること
   を特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池モジュール
3. 【請求項３】 前記ガラス基板の周縁部の面取り形状
   が、素子が形成される側において面の内側方向に浅く削
   られ他方の側において内側方向に深く削られていること
   を特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池モジュール
4. 【請求項４】 砥石あるいはその他の切削具を回転して
   外周面の面取り処理を行う工具の切削部の形状を非対称
   にすることで、非対称の面取りを行うことを特徴とする
   請求項１〜３に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方
   法。