JP2001177129A - Method of manufacturing solar cell module - Google Patents
Method of manufacturing solar cell moduleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高性能の太陽電池
モジュールを低コストで得ることのできる太陽電池モジ
ュールの製法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell module capable of obtaining a high-performance solar cell module at low cost.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、太陽電池モジュールとして
は、例えば図７に示す、スーパーストレート型モジュー
ルが多く用いられている。このものは、太陽電池の受光
面側に、白板強化ガラス等の透明基板１を配置してモジ
ュールの支持板とし、その下に、透明な充填材料（ポリ
ビニルブチロール，エチレンビニルアセテート等）２と
裏面コート材（フッ化ビニルフィルム等）３とを用い
て、太陽電池セル４を封入した構造になっている。な
お、５は太陽電池セル同士を直列もしくは並列に接続す
るためのリード、６はモジュールに機械的強度を付加す
るためのアルミ枠である。2. Description of the Related Art Conventionally, as a solar cell module, for example, a super straight type module shown in FIG. 7 has been widely used. In this device, a transparent substrate 1 such as a white plate reinforced glass is arranged on the light receiving surface side of a solar cell to form a support plate of a module, and a transparent filling material (polyvinyl butyrol, ethylene vinyl acetate, etc.) 2 The solar cell 4 is sealed using a back coating material (such as a vinyl fluoride film) 3. In addition, 5 is a lead for connecting solar cells in series or in parallel, and 6 is an aluminum frame for adding mechanical strength to the module.
【０００３】上記太陽電池セル４には、単結晶，多結
晶，アモルファスの３タイプがあるが、近年、性能の点
で、単結晶シリコンあるいは多結晶シリコンを材料とす
る結晶シリコン系太陽電池が注目を集めている。しか
し、結晶シリコンは、材料コストが高いため、できるだ
け薄膜にすることが望まれている。また、厚みの薄い方
が、太陽電池としての性能が向上するとの報告もある。[0003] There are three types of the solar battery cell 4, single crystal, polycrystalline and amorphous. In recent years, crystalline silicon solar cells made of single crystal silicon or polycrystalline silicon have attracted attention in terms of performance. Are gathering. However, since crystalline silicon has a high material cost, it is desired that the crystalline silicon be as thin as possible. There is also a report that the thinner the thickness, the higher the performance as a solar cell.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】そこで、結晶シリコン
薄膜を用いた太陽電池セルを低コストで製造する方法が
いろいろ検討されているが、これには、つぎのような大
きな問題がある。すなわち、薄膜状の結晶シリコンは、
機械的強度が弱く、何らかの支持基板上に形成すること
が必要であるが、薄膜形成を高温で行うため、支持基板
としてガラス板を用いることができない。したがって、
結晶シリコン薄膜を、その形成時の支持基板から、モジ
ュール部材であるガラス板に移す作業が必要となるが、
そのために、複雑な工程が余分に必要となり、低コスト
化を実現することができないという問題である。Therefore, various methods for manufacturing a solar cell using a crystalline silicon thin film at low cost have been studied, but this has the following major problems. That is, crystalline silicon in the form of a thin film is
It has low mechanical strength and needs to be formed on some kind of supporting substrate. However, since a thin film is formed at a high temperature, a glass plate cannot be used as the supporting substrate. Therefore,
It is necessary to transfer the crystalline silicon thin film from the support substrate at the time of its formation to the glass plate that is a module member.
Therefore, there is a problem that an extra complicated process is required, and cost reduction cannot be realized.
【０００５】例えば、結晶シリコン薄膜を、その形成時
の支持基板から外すのに、特定の剥離層を設け、その層
をエッチング除去する方法（特開平７−２２６５２８号
公報等）や、特定の分離層を設け、その層を機械的に破
断する方法（特開平８−２１３６４５号公報、特開平１
０−１９００２９号公報等）が提案されているが、これ
らは、いずれも、結晶シリコン薄膜の上に、特定の剥離
層や分離層を設ける工程が余分に必要で、しかも、結晶
シリコン薄膜分離後は、その余分な層を除去する等の手
間を要する。For example, in order to remove a crystalline silicon thin film from a supporting substrate at the time of its formation, a method of providing a specific release layer and removing the layer by etching (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7-226528, etc.) A method in which a layer is provided and the layer is mechanically broken (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-213645,
No. 0-190029) have been proposed, but all of them require an extra step of providing a specific release layer or separation layer on the crystalline silicon thin film, and furthermore, after the crystalline silicon thin film is separated. Requires trouble such as removing the extra layer.
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、高性能の太陽電池モジュールを、低コストで得
ることができ、余分な材料を使い捨てることもない、優
れた製法の提供をその目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an excellent manufacturing method capable of obtaining a high-performance solar cell module at low cost and without disposing of unnecessary materials. With that purpose.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、少なくとも表裏面が種結晶層に形成され
た基板を準備する工程と、上記基板の表裏面に、所定形
状の開口を多数、所定間隔で有するマスク層を形成する
工程と、上記表裏面のマスク層の上に、液相成長法によ
って結晶膜層を形成する工程と、上記表裏面の結晶膜層
の表層部もしくはその上に、ｎ層もしくはｐ層を形成す
ることにより接合構造を得る工程と、上記表裏面の接合
形成部の上に、透明導電膜層を形成する工程と、上記表
裏面の透明導電膜層の上に、表面電極となる電極部を形
成する工程と、上記電極部が形成された表裏面の透明導
電膜層に、２枚のモジュール形成用透明カバーを、それ
ぞれ接着剤層を介して固定する工程と、上記固定された
両側の透明カバーを、電極部，透明導電膜層，接合形成
部および結晶膜層と一体化した状態で、マスク層付基板
からそれぞれ外すことにより、２個のモジュール部材
と、マスク層付基板とに分離する工程と、上記２個のモ
ジュール部材から、それぞれ太陽電池モジュールを得る
工程とを備えた太陽電池モジュールの製法を第１の要旨
とする。In order to achieve the above object, the present invention comprises a step of preparing a substrate having at least the front and back surfaces formed in a seed crystal layer; Forming a mask layer having a large number at predetermined intervals, a step of forming a crystal film layer on the front and back mask layers by a liquid phase growth method, and a surface layer portion of the front and back crystal film layers or A step of forming an n-layer or a p-layer thereon to obtain a bonding structure; a step of forming a transparent conductive film layer on the bonding formation portion of the front and back surfaces; Forming an electrode portion serving as a surface electrode on the substrate, and fixing two transparent covers for module formation via an adhesive layer to the transparent conductive film layers on the front and back surfaces on which the electrode portion is formed, respectively. And the transparent covers on both sides fixed above Separating the two module members and the substrate with a mask layer from the substrate with the mask layer in a state of being integrated with the electrode portion, the transparent conductive layer, the junction forming portion and the crystal film layer. And a step of obtaining a solar cell module from each of the two module members described above.
【０００８】また、上記太陽電池モジュールの製法のな
かでも、特に、上記種結晶層が（１００）単結晶シリコ
ンからなる基板を用い、液相成長法によって、テクスチ
ャ構造の結晶膜層を得るようにした方法を第２の要旨と
する。[0008] In the method of manufacturing the solar cell module, in particular, a crystal film layer having a texture structure is obtained by a liquid phase growth method using a substrate in which the seed crystal layer is made of (100) single crystal silicon. This method is referred to as a second gist.
【０００９】すなわち、本発明は、種結晶層を有する基
板の表裏面に、開口付マスク層を介して、結晶膜層，接
合，透明導電膜層および電極部を形成し、この両面に、
接着剤層を介してモジュール形成用の透明カバーを固定
し、両透明カバーを機械的に外して、２個のモジュール
部材と、マスク層付基板とに分離し、上記２個のモジュ
ール部材から、それぞれ太陽電池モジュールを得るよう
にしたものである。この製法によれば、セル中間体とす
る薄膜形成時には、基板が全体を保持する支持体とな
り、透明カバー側に上記薄膜を一体的に固定して外した
のちは、上記透明カバーが支持体となって、これを保持
するようになっている。したがって、太陽電池の主要部
となる薄膜部分が、つねに安定的に保持されており、歪
んだり損傷したりすることなく、高性能を保ったまま、
モジュール化することができる。そして、一度に２個の
モジュール部材を得ることができ、しかも残部であるマ
スク層付基板を繰り返し利用することができるため、製
造コストを安価に抑えることができる。また、従来のよ
うに、分離のために特別な層を形成して分離後はその層
を除去する、という余分な工程と材料の無駄がなく、こ
れによっても、低コスト化を図ることができる。That is, according to the present invention, a crystal film layer, a junction, a transparent conductive film layer, and an electrode portion are formed on the front and back surfaces of a substrate having a seed crystal layer via a mask layer with openings.
A transparent cover for module formation is fixed via an adhesive layer, and both transparent covers are mechanically removed, separated into two module members and a substrate with a mask layer. From the two module members, In each case, a solar cell module is obtained. According to this manufacturing method, at the time of forming a thin film as a cell intermediate, the substrate serves as a support for holding the whole, and after the thin film is integrally fixed and removed on the transparent cover side, the transparent cover and the support are used. And keep it. Therefore, the thin film part, which is the main part of the solar cell, is always stably held, without distortion or damage, while maintaining high performance,
Can be modularized. Then, two module members can be obtained at one time, and the remaining substrate with the mask layer can be repeatedly used, so that the manufacturing cost can be reduced. Further, unlike the related art, there is no need for an extra step of forming a special layer for the separation and removing the layer after the separation, and waste of materials. This also enables cost reduction. .
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described.
【００１１】本発明によれば、例えばつぎのようにして
太陽電池モジュールを得ることができる。すなわち、ま
ず、図１（ａ）に示すように、少なくとも表裏面が種結
晶層に形成された基板１０を準備する。ただし、基板１
０の表裏面は、ミラー面となるよう、例えばＨＦ：ＨＮ
Ｏ3 ＝１：５の処理液を用いてケミカルエッチングを施
すことが好適である。また、基板１０は、ｐ型であって
もｎ型であってもよいが、通常、ｐ型のシリコン基板が
好適に用いられる。According to the present invention, for example, a solar cell module can be obtained as follows. That is, first, as shown in FIG. 1A, a substrate 10 having at least front and back surfaces formed of a seed crystal layer is prepared. However, substrate 1
0 is a mirror surface, for example, HF: HN
It is preferable to perform chemical etching using a processing solution of O 3 = 1: 5. The substrate 10 may be p-type or n-type, but a p-type silicon substrate is generally preferably used.
【００１２】そして、上記基板１０として、特に、（１
００）単結晶シリコンウェーハを用いることが好適であ
る。（１００）単結晶シリコンウェーハを用いると、後
述するように、上記基板１０の表裏面から結晶膜層１３
を成長させた場合（図１〔ｄ〕参照）に、その結晶構造
が、ピラミッド形状が並ぶ反射防止構造（テクスチャ構
造）になるため、より高性能のものが得られるからであ
る。As the substrate 10, in particular, (1
00) It is preferable to use a single crystal silicon wafer. When a (100) single crystal silicon wafer is used, the crystal film layer 13 is formed from the front and back surfaces of the substrate 10 as described later.
Is grown (see FIG. 1D), the crystal structure becomes an antireflection structure (texture structure) in which pyramid shapes are arranged, so that a higher performance one can be obtained.
【００１３】ただし、上記反射防止構造の結晶膜層１３
を得る場合の基板１０は、必ずしも全体が（１００）単
結晶シリコンで構成されている必要はなく、例えば安価
な導電性基板（カーボン，石英，ステンレス等）の両面
に、真空化学エピタキシー法（ＶＣＥ），化学蒸着法
（ＣＶＤ）あるいはスパッタ法等を用いて、（１００）
単結晶シリコン薄膜を成膜したものを用いてもよい。ま
た、上記と同様の安価な導電性基板の表裏面に、粉末状
の（１００）単結晶シリコンを均一に散布してプレスす
ることにより、基板の表裏面に粉末状シリコンを圧着さ
せたものを用いてもよい（特開平１０−１３９３号参
照）。However, the crystal film layer 13 having the above-described antireflection structure
Is not necessarily made entirely of (100) single-crystal silicon. For example, a vacuum chemical epitaxy method (VCE) is applied to both surfaces of an inexpensive conductive substrate (carbon, quartz, stainless steel, etc.). ), Using chemical vapor deposition (CVD) or sputtering to form (100)
A single-crystal silicon thin film may be used. Further, powdery (100) single-crystal silicon is uniformly spread on the front and back surfaces of an inexpensive conductive substrate similar to the above, and pressed, whereby powdered silicon is pressed on the front and back surfaces of the substrate. It may be used (refer to JP-A-10-1393).
【００１４】つぎに、上記基板１０の表裏面に、図１
（ｂ）に示すように、ＳｉＯ2 等からなるマスク層１１
を、熱酸化法等によって形成する。Next, FIG.
As shown in (b), a mask layer 11 made of SiO 2 or the like
Is formed by a thermal oxidation method or the like.
【００１５】なお、上記マスク層１１の厚みは、特に限
定するものではないが、例えば１００〜１０００ｎｍ、
なかでも５００ｎｍ程度に設定することが好適である。
すなわち、マスク層１１が厚すぎると、酸化に時間がか
かりすぎて好ましくないとともに、基板１０から剥離す
るおそれがあり、逆に薄すぎると、マスクとしての役目
が不充分となるおそれがあり、また後述するＬＰＥ工程
時にマスク層１１がなくなってしまうおそれもあるから
である。The thickness of the mask layer 11 is not particularly limited, but is, for example, 100 to 1000 nm.
In particular, it is preferable to set the thickness to about 500 nm.
That is, if the mask layer 11 is too thick, it takes too much time to oxidize, which is not preferable, and there is a possibility that the mask layer 11 may be peeled off from the substrate 10, and if it is too thin, the role as a mask may be insufficient. This is because the mask layer 11 may be lost during the LPE process described below.
【００１６】つぎに、上記表裏面のマスク層１１に、図
１（ｃ）に示すように、所定形状の開口１２を多数、所
定間隔で形成する。上記開口１２の大きさおよび間隔
は、後述する結晶膜層１３を、このマスク層１１からき
れいに外せるか否かの重要なポイントとなるもので、通
常、２〜１０μｍ平方の大きさで、前後左右に３０〜１
００μｍピッチで並ぶように設定することが好適であ
る。開口１２が小さく間隔が開きすぎても、またその逆
でも、マスク層１１から結晶膜層１３をきれいに外しに
くくなる傾向がみられるからである。Next, as shown in FIG. 1C, a large number of openings 12 having a predetermined shape are formed at predetermined intervals in the mask layer 11 on the front and back surfaces. The size and the interval of the openings 12 are important points for determining whether or not the crystal film layer 13 described later can be cleanly removed from the mask layer 11, and usually have a size of 2 to 10 μm square. 30 to 1
It is preferable to set them at a pitch of 00 μm. This is because, even if the openings 12 are small and the intervals are too large, or vice versa, there is a tendency that it is difficult to remove the crystal film layer 13 from the mask layer 11 cleanly.
【００１７】なお、上記マスク層１１の形成は、通常、
ホトリソグラフィ工程によって、表裏のマスク層１１
を、交互にパターニングすることによって行うことが好
適である。The mask layer 11 is usually formed by
The front and back mask layers 11 are formed by a photolithography process.
Is preferably performed by alternately patterning.
【００１８】つぎに、上記開口１２付マスク層１１の上
に、図１（ｄ）に示すように、結晶膜層１３を形成す
る。なお、上記結晶膜層１３の材料は、前記基板１０の
種結晶層と同一に設定する。そして、その成膜工程は、
成膜速度が面方位依存性の大きい、液相成長法（ＬＰ
Ｅ）によって行う。Next, a crystal film layer 13 is formed on the mask layer 11 with the openings 12 as shown in FIG. The material of the crystal film layer 13 is set to be the same as that of the seed crystal layer of the substrate 10. And the film forming process is
The liquid phase growth method (LP
E).
【００１９】上記ＬＰＥによる成膜工程を、より詳しく
説明すると、まず、Ｓｎ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ａｌ等の低融点
金属またはその合金を溶融し、その中に成膜材料（例え
ばＳｉ）を溶かして飽和させておく。そして、この溶融
金属に、上記マスク層１１付基板１０を浸漬した状態
で、上記溶融金属を徐冷する。これにより、表裏面のマ
スク層１１のそれぞれに結晶が析出する。なお、結晶
は、上記マスク層１１の各開口１２内から成長し、開口
１２上部に盛り上がり、最終的につながって、所定厚み
の結晶膜層１３となる。このとき、種結晶層として、
（１００）単結晶シリコンを用いたものは、結晶構造が
ピラミッド形状の反射防止構造となる。The film forming process using the LPE will be described in more detail. First, a low melting point metal such as Sn, In, Zn, Al or an alloy thereof is melted, and a film forming material (eg, Si) is melted therein. Keep saturated. Then, the molten metal is gradually cooled while the substrate 10 with the mask layer 11 is immersed in the molten metal. Thereby, crystals are deposited on each of the mask layers 11 on the front and back surfaces. The crystal grows from each opening 12 of the mask layer 11, rises above the opening 12, and is finally connected to form a crystal film layer 13 having a predetermined thickness. At this time, as a seed crystal layer,
The one using (100) single crystal silicon has an antireflection structure in which the crystal structure is a pyramid shape.
【００２０】つぎに、表裏面の結晶膜層１３の上に、図
２（ａ）に示すように、ｎ層１４を形成することによ
り、結晶膜層１３とｎ層１４との間に接合構造を形成す
る。Next, as shown in FIG. 2A, an n-layer 14 is formed on the crystal film layer 13 on the front and back surfaces, thereby forming a bonding structure between the crystal film layer 13 and the n-layer 14. To form
【００２１】上記接合形成は、どのような方法によって
も行うことができるが、例えばプラズマＣＶＤ装置を用
い、３００℃以下の条件で、両面同時にｎ層１４を形成
することにより、低温接合を行うことが好ましい。な
お、上記ｎ層１４の厚みは、特に限定されるものではな
いが、通常、１０〜５００ｎｍ程度に設定することが好
適である。The above-described bonding can be performed by any method. For example, low-temperature bonding is performed by simultaneously forming the n-layers 14 on both surfaces under a condition of 300 ° C. or less using a plasma CVD apparatus. Is preferred. Although the thickness of the n-layer 14 is not particularly limited, it is usually preferable to set the thickness to about 10 to 500 nm.
【００２２】つぎに、表裏面に形成されたｎ層１４の上
に、図２（ｂ）に示すように、反射防止膜を兼ねる透明
導電膜１５を、両面同時に形成する。膜の材質として
は、ＩＴＯ，ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 等があげられ、その
形成方法としては、スパッタ法，真空蒸着法，常圧ＣＶ
Ｄ法等、従来公知の適宜の方法があげられる。また、そ
の厚みは、特に限定されるものではないが、通常、１０
〜１００ｎｍ程度に設定することが好適である。Next, as shown in FIG. 2B, a transparent conductive film 15 also serving as an anti-reflection film is simultaneously formed on both sides of the n-layer 14 formed on the front and back surfaces. Examples of the material of the film include ITO, SiO 2 , Si 3 N 4, and the like, and the formation method thereof includes a sputtering method, a vacuum deposition method, and a normal pressure CV.
Conventionally known appropriate methods such as Method D can be used. The thickness is not particularly limited, but is usually 10
It is preferable to set it to about 100 nm.
【００２３】そして、表裏面に形成された透明導電膜層
１５の上に、スクリーン印刷法等によって、図２（ｃ）
に示すように、銀等からなる電極部１６を、両面同時に
形成し、ついで、各電極部１６に、セル間接続用のリボ
ン（図示せず）を接続しておく。このようにして、セル
中間体１７を得る。Then, on the transparent conductive film layer 15 formed on the front and back surfaces, by a screen printing method or the like, as shown in FIG.
As shown in (1), electrode portions 16 made of silver or the like are formed simultaneously on both sides, and a ribbon (not shown) for connecting cells is connected to each electrode portion 16. Thus, a cell intermediate 17 is obtained.
【００２４】つぎに、図３（ａ）に示すように、２枚一
対のモジュール用の透明カバー（ガラス板，ＦＲＰ，透
明樹脂板等）１８を用意し、一方の透明カバー１８の内
側面に、完成モジュールを想定した配置で、上記電極部
１６が表裏面に形成されたセル中間体１７の、片面の電
極部１６付透明導電膜層１５を、接着剤層１９を介して
固定する。また、反対面の電極部１６付透明導電膜層１
５に、もう一方の透明カバー１８を、上記の取り付け方
と同様にして、接着剤層１９を介して固定する。これに
よって、２枚の透明カバー１８が、上下からセル中間体
１７を挟持した構造が得られる。なお、上記接着剤層１
９の材質としては、ポリビニルブチロール（ＰＶＢ），
エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等があげられる。
また、図では、セル中間体１７を１個しか示してない
が、実際には、セル中間体１７は、透明カバー１８に対
し、縦横複数個ずつ列状に並べられた状態で取り付けら
れる（図５〔ｂ〕におけるセル３０の配列を参照）。Next, as shown in FIG. 3A, a pair of two transparent covers (a glass plate, an FRP, a transparent resin plate, etc.) 18 for the module are prepared. The transparent conductive film layer 15 with the electrode portion 16 on one side of the cell intermediate 17 having the electrode portion 16 formed on the front and back surfaces is fixed with an adhesive layer 19 in an arrangement assuming a completed module. Further, the transparent conductive film layer 1 with the electrode portion 16 on the opposite surface
5, the other transparent cover 18 is fixed via the adhesive layer 19 in the same manner as the above-mentioned mounting method. Thereby, a structure in which the two transparent covers 18 sandwich the cell intermediate 17 from above and below is obtained. The adhesive layer 1
As materials of No. 9, polyvinyl butyrol (PVB),
Ethylene vinyl acetate (EVA) and the like.
Although only one cell intermediate 17 is shown in the figure, in practice, the cell intermediates 17 are attached to the transparent cover 18 in a state of being arranged in a plurality of rows and columns (see FIG. 5 (b)).
【００２５】つぎに、図３（ｂ）に示すように、上記透
明カバー１８を、矢印で示すように、互いの間隔が広が
るように移動させて、電極部１６、透明導電膜層１５、
ｎ層１４および結晶膜層１３を、透明カバー１８と一体
化した状態で、マスク層１１付基板１０からそれぞれ剥
離させる。これにより、２個のモジュール部材２０と、
マスク層１１付基板１０の３つの部材に分かれる。な
お、上記透明カバー１８の移動には、透明カバー１８の
外側面に真空吸着パッドで吸いつけて後退させる等の機
械的移動手段が適用される。Next, as shown in FIG. 3B, the transparent cover 18 is moved so as to increase the distance between the transparent cover 18 and the electrode section 16, the transparent conductive layer 15,
The n layer 14 and the crystal film layer 13 are peeled off from the substrate 10 with the mask layer 11 in a state of being integrated with the transparent cover 18. Thereby, two module members 20 and
The substrate 10 with the mask layer 11 is divided into three members. In order to move the transparent cover 18, a mechanical moving means such as sucking the outer surface of the transparent cover 18 with a vacuum suction pad and retracting the same is applied.
【００２６】そこで、各モジュール部材２０を用い、従
来公知の、適宜の太陽電池モジュール作製方法に準じ
て、太陽電池モジュールを完成させる。例えば、まず、
図４（ａ）に示すように、露出した結晶膜層１３の上
に、ｐ+ 層２１を積層形成する。これは、そのつぎに形
成される電極層２２によって変換効率が低下するのを防
止するために設けられる層であり、必ずしも必要ではな
いが、設けることが望ましい。Therefore, the solar cell module is completed using each module member 20 according to a conventionally known appropriate method for manufacturing a solar cell module. For example, first
As shown in FIG. 4A, ap + layer 21 is formed on the exposed crystal film layer 13. This layer is provided to prevent the conversion efficiency from being lowered by the electrode layer 22 formed next, and is not necessarily required, but is preferably provided.
【００２７】上記ｐ+ 層２１の形成は、どのような方法
によっても行うことができるが、例えばプラズマＣＶＤ
装置を用い、２００℃以下の条件で、ｐ+ 層２１を形成
することにより、低温形成を行うことが好ましい。そし
て、上記ｐ+ 層２１の厚みは、特に限定されるものでは
ないが、通常、１００〜１０００ｎｍ程度に設定するこ
とが好適である。The p + layer 21 can be formed by any method.
It is preferable to form the p + layer 21 at a temperature of 200 ° C. or lower by using an apparatus, thereby performing low-temperature formation. The thickness of the p + layer 21 is not particularly limited, but is usually preferably set to about 100 to 1000 nm.
【００２８】つぎに、図４（ｂ）に示すように、上記ｐ
+ 層２１の上に、アルミニウム，銀等からなる裏面電極
２２を形成する。この裏面電極層２２は、入射した光を
透過させないよう反射する機能も兼ねており、通常、全
面に形成される。上記電極部１６，ｎ層１４，透明導電
膜層１５，結晶膜層１３，ｐ+ 層２１および裏面電極層
２２からなる部分が、いわゆるセル３０に相当する部分
である。Next, as shown in FIG.
On the + layer 21, a back electrode 22 made of aluminum, silver, or the like is formed. The back electrode layer 22 also has a function of reflecting incident light so as not to be transmitted, and is usually formed on the entire surface. The portion including the electrode portion 16, the n-layer 14, the transparent conductive film layer 15, the crystal film layer 13, the p + layer 21, and the back electrode layer 22 is a portion corresponding to a so-called cell 30.
【００２９】つぎに、図４（ｃ）に示すように、各セル
３０の電極部１６に予め取り付けられた接続用のリボン
３１を、隣のセル３０の裏面電極層２２に接続すること
により、各セル３０同士を、直列もしくは並列に接続す
る。Next, as shown in FIG. 4C, a connection ribbon 31 previously attached to the electrode portion 16 of each cell 30 is connected to the back electrode layer 22 of the adjacent cell 30. The cells 30 are connected in series or in parallel.
【００３０】そして、図４（ｄ）に示すように、セル３
０の裏面側（透明カバー１８が取り付けられている側と
反対側）に充填材３２を充填し、バックシート３３で被
覆してラミネートする。これにより、全体が一つにパッ
ケージ化される。なお、上記充填材３２としては、前記
接着剤層１９の構成材料と同様のものがあげられ、両者
は、互いに同一であっても異なっていてもよい。また、
上記バックシート３３としては、耐水性，耐湿性，耐候
性等に優れた有機シートが好適に用いられる。このよう
な有機シートとしては、フッ化ビニルフィルムや、アル
ミ箔をフッ化ビニルフィルムで挟んだラミネートシート
等があげられる。Then, as shown in FIG.
Filler 32 is filled on the back surface side of 0 (the side opposite to the side where transparent cover 18 is attached), covered with back sheet 33 and laminated. Thereby, the whole is packaged into one. The filler 32 may be the same as the constituent material of the adhesive layer 19, and may be the same or different. Also,
As the back sheet 33, an organic sheet excellent in water resistance, moisture resistance, weather resistance and the like is preferably used. Examples of such an organic sheet include a vinyl fluoride film, a laminate sheet in which an aluminum foil is sandwiched between vinyl fluoride films, and the like.
【００３１】つぎに、得られたパッケージ体の周囲を、
図５（ａ）に示すように、アルミ枠３４で締め込んで固
定する。これによって、パッケージ体の機械的な強度が
高められる。なお、上記パッケージ体は、通常、長方形
等の矩形であることから、アルミ枠３４は、図５（ｂ）
に示すように、パッケージ体の四辺にそれぞれ取り付け
られるようになっている。Next, the periphery of the obtained package is
As shown in FIG. 5A, it is fixed by tightening with an aluminum frame 34. Thereby, the mechanical strength of the package is increased. In addition, since the above-mentioned package body is usually a rectangle such as a rectangle, the aluminum frame 34 is formed as shown in FIG.
As shown in the figure, the package body can be attached to each of four sides.
【００３２】そして、図６に示すように、上記パッケー
ジ体の裏面側に、端子ボックス３５を取り付けることに
より、目的とする太陽電池モジュールを得ることができ
る。Then, as shown in FIG. 6, a target solar cell module can be obtained by attaching a terminal box 35 to the back side of the package.
【００３３】一方、残部であるマスク層１１付基板１０
は、図１（ｃ）に示す段階のものと同一であり、以下の
工程に、そのまま繰り返し利用することができる。な
お、繰り返し使用することにより、変形や破損等が生じ
て再利用できなくなった場合は、マスク層１１部分を除
去してシリコン部分のみとした上で、ＬＰＥ法の原料シ
リコン（溶質）として再利用することができる。On the other hand, the rest of the substrate 10 with the mask layer 11
Is the same as that at the stage shown in FIG. 1C, and can be used as it is in the following steps. In the case where it cannot be reused due to deformation or breakage due to repeated use, the mask layer 11 is removed to make only the silicon portion, and then reused as the raw material silicon (solute) for the LPE method. can do.
【００３４】上記製法によれば、基板１０の表裏面に順
次層を重ねていき、両側から透明カバー１８を固定した
のち、それぞれを、セルとなる部分ごと外すことによ
り、一度に２個のモジュール部材を得ることができ、し
かも残部であるマスク層１１付基板１０を繰り返し利用
することができるため、製造コストを安価に抑えること
ができる。また、材料無駄がない。そして、殆どの処理
において、表裏面同時に成膜等の処理を行うことができ
るため、製造効率がよい。According to the above-mentioned manufacturing method, layers are sequentially stacked on the front and back surfaces of the substrate 10, the transparent covers 18 are fixed from both sides, and then each of them is removed together with the part to be a cell. Since a member can be obtained, and the remaining portion of the substrate 10 with the mask layer 11 can be repeatedly used, the manufacturing cost can be reduced. There is no material waste. In addition, in most processes, processes such as film formation can be performed simultaneously on the front and back surfaces, so that manufacturing efficiency is high.
【００３５】また、基板１０として、少なくともその表
裏面が（１００）単結晶シリコンで形成されたものを用
いると、その上に成長する結晶膜層１３が、テクスチャ
構造を備えたものとなるため、より高性能の太陽電池モ
ジュールが得られるという利点がある。When the substrate 10 has at least its front and back surfaces formed of (100) single-crystal silicon, the crystal film layer 13 grown thereon has a texture structure. There is an advantage that a higher performance solar cell module can be obtained.
【００３６】さらに、上記基板１０の上に形成するマス
ク層１１の開口１２を、２〜１０μｍ平方の大きさで、
前後左右の３０〜１００μｍピッチで並ぶようにする
と、上記テクスチャ構造が、精度よく形成されるととも
に、マスク層１１と結晶膜層１３との界面剥離が良好に
行われるという利点を有する。Further, the opening 12 of the mask layer 11 formed on the substrate 10 has a size of 2 to 10 μm square,
By arranging at a pitch of 30 to 100 μm in front, rear, left and right, the texture structure is formed with high accuracy, and the interface separation between the mask layer 11 and the crystal film layer 13 is advantageously performed.
【００３７】なお、上記の方法では、ｐ型の結晶膜層１
３に接合を形成するために、その上にｎ層１４を形成し
（図２〔ａ〕参照）、モジュール部材２０となった段階
で、結晶膜層１３の裏面側にｐ+ 層２１を形成している
（図４〔ａ〕参照）が、結晶膜層１３がｎ型である場合
には、接合形成のためにはｐ層を形成し、モジュール部
材２０における裏面側にはｎ+ 層を形成するようにす
る。また、これらの形成条件は、できるだけ穏やかな、
低温形成によることが好ましいが、場合によっては、高
温下での拡散法によって接合を形成することもできる。In the above method, the p-type crystal film layer 1
In order to form a junction at 3, an n layer 14 is formed thereon (see FIG. 2A), and at the stage when the module member 20 is formed, ap + layer 21 is formed on the back side of the crystal film layer 13. 4 (see FIG. 4A), when the crystal film layer 13 is n-type, a p-layer is formed for bonding, and an n + layer is formed on the back side of the module member 20. To form. In addition, these forming conditions are as mild as possible,
Although the formation is preferably performed at a low temperature, the junction may be formed by a diffusion method at a high temperature in some cases.
【００３８】また、上記の方法では、基板１０の表裏面
の全面に、マスク層１１を形成したのち、パターニング
により開口１２を形成しているが、場合によっては、ゾ
ル−ゲル法等によって、一工程で、開口１２付のマスク
層１１を形成するようにしても差し支えはない。In the above method, the mask layer 11 is formed on the entire front and back surfaces of the substrate 10, and then the openings 12 are formed by patterning. In some cases, the openings 12 are formed by a sol-gel method or the like. In the process, the mask layer 11 with the opening 12 may be formed.
【００３９】さらに、上記の方法では、殆どの工程にお
いて、表裏面を同時に処理するようにしているが、場合
によっては、各面への処理を交互に行うようにしても差
し支えはない。Further, in the above-mentioned method, the front and back surfaces are simultaneously processed in most steps. However, in some cases, the processing on each surface may be performed alternately.
【００４０】つぎに、本発明の実施例について説明す
る。Next, an embodiment of the present invention will be described.
【００４１】[0041]
【実施例】【Example】
【００４２】厚み０．５ｍｍで１０ｃｍ角の（１００）
単結晶シリコンウェーハを基板として用いた。なお、こ
のものの両面を、ＨＦ：ＨＮＯ3 ＝１：５の処理液を用
いてケミカルエッチングを施してミラー面とした。つぎ
に、その表裏面に、熱酸化法により、膜厚５０ｎｍのＳ
ｉＯ2 膜を形成したのち、ホトリソ工程によって、上記
ＳｉＯ2 膜に、５μｍ平方の開口を５０μｍピッチで縦
横に並べて形成した。そして、１０００℃の溶融Ｓｎを
溶媒とし、媒質としてＳｉを溶かして飽和した浴を調製
して、この中に、上記ＳｉＯ2 膜付の基板を浸して、
０．１℃／分で８００℃まで徐冷することにより、高さ
３０μｍ、底辺５０μｍのピラミッド構造のシリコン単
結晶からなる結晶膜層を得た。(100) of 0.5 cm thick and 10 cm square
A single crystal silicon wafer was used as a substrate. In addition, both surfaces of this were subjected to chemical etching using a processing solution of HF: HNO 3 = 1: 5 to be mirror surfaces. Next, a 50 nm-thick S
After the iO 2 film was formed, openings of 5 μm square were formed in the SiO 2 film by a photolithography process at a pitch of 50 μm vertically and horizontally. Then, using a molten Sn of 1000 ° C. as a solvent, a saturated bath is prepared by dissolving Si as a medium, and the substrate with the SiO 2 film is immersed in the bath.
By slowly cooling to 800 ° C. at a rate of 0.1 ° C./min, a crystal film layer made of a silicon single crystal having a pyramid structure with a height of 30 μm and a base of 50 μm was obtained.
【００４３】つぎに、プラズマＣＶＤ装置を利用して、
基板温度２００℃、圧力２６．６Ｐａ、原料ガスＳｉＨ
4 ：Ｈ2 ＝５：９５を２０ＳＣＣＭ（「ＳＣＣＭ」は０
℃、１．０１３×１０2 ＫＰａでのガスが１分間に流れ
る流量ｃｃを示す単位）、ドーピングガスＰＨ3 ：Ｈ2
＝１：９９を３ＳＣＣＭ、ＰＦ電力３８ｍＷ／ｃｍ2、
成膜時間１７分の条件下で、上記表裏面の結晶膜層の上
に、３×１０20（ｃｍ -3）のキャリア濃度のｎ層を得
た。Next, using a plasma CVD apparatus,
Substrate temperature 200 ° C, pressure 26.6 Pa, source gas SiH
Four: HTwo= 5:95 for 20 SCCM (“SCCM” is 0
° C, 1.013 × 10TwoGas at KPa flows in one minute
Unit indicating flow rate cc), doping gas PHThree: HTwo
= 1: 99 for 3 SCCM, PF power 38 mW / cmTwo,
Under the condition that the film formation time is 17 minutes,
And 3 × 1020(Cm -3) To obtain an n-layer having a carrier concentration
Was.
【００４４】つぎに、スパッタにより、上記表裏面のｎ
層の上に、厚み５０ｎｍのＩＴＯ膜を得たのち、その表
裏面の上にそれぞれ水銀電極を形成し、それにセル間接
続用のリボンを接続することにより、セル中間体を得
た。そして、接着剤（ＥＶＡ）を用いて、縦１１８ｃｍ
×５３ｃｍのモジュール用透明ガラス板に、上記セル中
間体を、縦９枚×横４枚の計３６枚を並べて貼着して固
定した。そして、セル中間体が露出している方の面に、
上記と同様にして、もう一枚のモジュール用透明ガラス
板を固定した。Next, by sputtering, n
After obtaining an ITO film having a thickness of 50 nm on the layer, mercury electrodes were formed on the front and back surfaces thereof, and a ribbon for connecting cells was connected thereto to obtain a cell intermediate. Then, using an adhesive (EVA), a length of 118 cm
The above cell intermediate was fixed to a 53 x 53 cm transparent glass plate for module by arranging a total of 36 sheets of 9 pieces in length x 4 pieces in width. And, on the side where the cell intermediate is exposed,
In the same manner as above, another transparent glass plate for module was fixed.
【００４５】つぎに、両側の透明ガラス板の外側面を、
それぞれ真空吸着パッドで吸引保持した状態で外側に開
き、２個のモジュール部材と、ＳｉＯ2 膜付基板残部と
に分離した（図３〔ｂ〕参照）。そして、上記各モジュ
ール部材のセル中間体において、露出している結晶膜層
の上に、プラズマＣＶＤ装置を利用して、基板温度２０
０℃、圧力２６．６Ｐａ、原料ガスＳｉＨ4 ：Ｈ2 ＝
５：９５を２０ＳＣＣＭ、ドーピングガスＢＨ3 ：Ｈ2
＝１：９９を３ＳＣＣＭ、ＰＦ電力３８ｍＷ／ｃｍ2 、
成膜時間１７分の条件下で、３×１０19（ｃｍ-3）のキ
ャリア濃度のｐ+層を得た。Next, the outer surfaces of the transparent glass plates on both sides are
Each of them was opened outward while being suction-held by the vacuum suction pad, and separated into two module members and the remaining substrate with the SiO 2 film (see FIG. 3B). Then, in the cell intermediate of each of the above-mentioned module members, a substrate temperature of 20 μm is formed on the exposed crystal film layer using a plasma CVD apparatus.
0 ° C., pressure 26.6 Pa, source gas SiH 4 : H 2 =
5:95 at 20 SCCM, doping gas BH 3 : H 2
= 1: 99 for 3 SCCM, PF power 38 mW / cm 2 ,
A p + layer having a carrier concentration of 3 × 10 19 (cm −3 ) was obtained under the conditions of a film formation time of 17 minutes.
【００４６】そして、以下、通常のモジュール形成と同
様にして、アルミニウム膜によって裏面電極を形成し、
セル間接続を行ったのち、裏面に充填材（ＥＶＡ）を充
填し、バックシートで被覆してラミネートすることによ
り、全体をパッケージ化した。そして、周囲をアルミ枠
で囲い、裏面に端子ボックスを取り付けることにより、
太陽電池モジュールを得た。このもののモジュール変換
効率（〔出力電気エネルギー／太陽光エネルギー〕×１
００）は１３〜１５％であり、従来品に比べて、良好な
変換効率であった。また、上記モジュール製造に際し、
モジュール部材を分離した残部であるＳｉＯ2 膜付基板
は、ＳｉＯ2 膜表面がきれいに結晶膜層と剥離してお
り、その形のまま結晶膜層形成に再利用することができ
た。Thereafter, a back electrode is formed by an aluminum film in the same manner as in the normal module formation.
After cell-to-cell connection, the back surface was filled with a filler (EVA), covered with a back sheet, and laminated to form an entire package. And by surrounding it with an aluminum frame and attaching a terminal box on the back,
A solar cell module was obtained. Module conversion efficiency of this product ([output electric energy / solar energy] × 1)
00) was 13 to 15%, which was better conversion efficiency than the conventional product. In the above module production,
The SiO 2 film-coated substrate, which is the remainder of the module members separated, had the SiO 2 film surface cleanly peeled off from the crystal film layer, and could be reused for forming the crystal film layer as it was.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上のように、本発明の太陽電池モジュ
ールの製法によれば、基板の表裏面に順次セルとなる層
を重ねていき、両側からモジュール形成用の透明カバー
を固定したのち、それぞれを、セルとなる部分ごと外す
ようになっているため、セル中間体とする薄膜形成時に
は、基板が全体を保持する支持体となり、透明カバー側
に上記薄膜を一体的に固定して外したのちは、上記透明
カバーが支持体となって、これを保持するようになって
いる。したがって、太陽電池の主要部となる薄膜部分
が、つねに安定的に保持されており、歪んだり損傷した
りすることなく、高性能を保ったまま、モジュール化す
ることができる。そして、一度に２個のモジュール部材
を得ることができ、しかも残部である酸化膜層付基板を
繰り返し利用することができるため、製造コストを安価
に抑えることができる。また、従来のように、分離のた
めに特別な層を形成して分離後はその層を除去する、と
いう余分な工程と材料の無駄がなく、これによっても、
低コスト化を図ることができる。そして、殆どの処理に
おいて、表裏面同時に成膜等の処理を行うことができる
ため、製造効率がよいという利点を有する。As described above, according to the method for manufacturing a solar cell module of the present invention, the layers which become cells are sequentially stacked on the front and back surfaces of the substrate, and the transparent covers for forming the module are fixed from both sides. Since each of them is to be removed together with the part to be a cell, when forming a thin film as a cell intermediate, the substrate becomes a support for holding the whole, and the thin film is integrally fixed and removed on the transparent cover side. After that, the transparent cover serves as a support and holds it. Therefore, the thin film portion, which is a main part of the solar cell, is always stably held, and can be modularized without being distorted or damaged while maintaining high performance. Then, two module members can be obtained at one time, and the remaining substrate with the oxide film layer can be repeatedly used, so that the manufacturing cost can be reduced. In addition, unlike the conventional method, there is no need for an extra step of forming a special layer for separation and removing the layer after separation, and waste of materials.
Cost reduction can be achieved. In most processes, since processes such as film formation can be performed simultaneously on the front and back surfaces, there is an advantage that manufacturing efficiency is high.
【図１】（ａ）〜（ｄ）はいずれも本発明の一実施例に
おける工程説明図である。FIGS. 1A to 1D are process explanatory diagrams in one embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明の一実施例に
おける工程説明図である。FIGS. 2A to 2C are process explanatory diagrams in one embodiment of the present invention.
【図３】（ａ），（ｂ）はともに本発明の一実施例にお
ける工程説明図である。FIGS. 3 (a) and 3 (b) are process explanatory diagrams in one embodiment of the present invention.
【図４】（ａ）〜（ｄ）はいずれも本発明の一実施例に
おける工程説明図である。FIGS. 4A to 4D are process explanatory diagrams in one embodiment of the present invention.
【図５】（ａ），（ｂ）はともに本発明の一実施例にお
ける工程説明図である。FIGS. 5A and 5B are process explanatory diagrams in one embodiment of the present invention.
【図６】本発明の一実施例における工程説明図である。FIG. 6 is an explanatory view of a process in one embodiment of the present invention.
【図７】従来の太陽電池モジュールの一例を示す説明図
である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a conventional solar cell module.
１０ 基板 １１ マスク層 １３ 結晶膜層 １４ ｎ層 １５ 透明導電膜層 １６ 電極部 １８ 透明カバー １９ 接着剤層 ２０ モジュール部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Mask layer 13 Crystal film layer 14 N layer 15 Transparent conductive film layer 16 Electrode part 18 Transparent cover 19 Adhesive layer 20 Module member
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 茂樹 大阪府堺市築港新町２丁６番地40 大同ほ くさん株式会社堺工場内 Ｆターム(参考） 5F051 AA02 BA11 BA17 CB02 CB12 CB15 EA01 FA14 FA15 GA04 HA20 JA02 JA04 JA06 Continued on the front page (72) Inventor Shigeki Ito 2-6-6 Chikko Shinmachi, Sakai City, Osaka Daido Hokusan Sakai Factory Co., Ltd. F-term (reference) 5F051 AA02 BA11 BA17 CB02 CB12 CB15 EA01 FA14 FA15 GA04 HA20 JA02 JA04 JA06
Claims (2)
た基板を準備する工程と、上記基板の表裏面に、所定形
状の開口を多数、所定間隔で有するマスク層を形成する
工程と、上記表裏面のマスク層の上に、液相成長法によ
って結晶膜層を形成する工程と、上記表裏面の結晶膜層
の表層部もしくはその上に、ｎ層もしくはｐ層を形成す
ることにより接合構造を得る工程と、上記表裏面の接合
形成部の上に、透明導電膜層を形成する工程と、上記表
裏面の透明導電膜層の上に、表面電極となる電極部を形
成する工程と、上記電極部が形成された表裏面の透明導
電膜層に、２枚のモジュール形成用透明カバーを、それ
ぞれ接着剤層を介して固定する工程と、上記固定された
両側の透明カバーを、電極部，透明導電膜層，接合形成
部および結晶膜層と一体化した状態で、マスク層付基板
からそれぞれ外すことにより、２個のモジュール部材
と、マスク層付基板とに分離する工程と、上記２個のモ
ジュール部材から、それぞれ太陽電池モジュールを得る
工程とを備えたことを特徴とする太陽電池モジュールの
製法。A step of preparing a substrate having at least front and back surfaces formed of a seed crystal layer; a step of forming a mask layer having a large number of openings of a predetermined shape at predetermined intervals on the front and back surfaces of the substrate; A step of forming a crystal film layer on the front and back mask layers by a liquid phase epitaxy method, and forming an n-layer or a p-layer on the surface layer portion of the front and back crystal film layers or on it; And a step of forming a transparent conductive film layer on the bonding formation portion on the front and back surfaces, and a step of forming an electrode portion serving as a surface electrode on the transparent conductive film layers on the front and back surfaces, A step of fixing two transparent covers for forming a module to the transparent conductive film layers on the front and back surfaces on which the electrode portions are formed, respectively via an adhesive layer; and fixing the fixed transparent covers on both sides to the electrode portions. , Transparent conductive film layer, junction formation part and crystal film layer A step of separating each of the two module members and the substrate with a mask layer by removing each from the substrate with a mask layer in an integrated state, and a step of obtaining a solar cell module from each of the two module members. A method for manufacturing a solar cell module, comprising:
ンからなる基板を用い、液相成長法によって、テクスチ
ャ構造の結晶膜層を得るようにした請求項１記載の太陽
電池モジュールの製法。2. The method of manufacturing a solar cell module according to claim 1, wherein a crystal film layer having a texture structure is obtained by a liquid phase growth method using a substrate whose seed crystal layer is made of (100) single crystal silicon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36338099A JP3766248B2 (en) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | Manufacturing method of solar cell module |
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|---|---|---|---|
| JP36338099A JP3766248B2 (en) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | Manufacturing method of solar cell module |
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|---|---|
| JP2001177129A true JP2001177129A (en) | 2001-06-29 |
| JP3766248B2 JP3766248B2 (en) | 2006-04-12 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012138433A (en) * | 2010-12-25 | 2012-07-19 | Kyocera Corp | Photoelectric conversion device |
-
1999
- 1999-12-21 JP JP36338099A patent/JP3766248B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012138433A (en) * | 2010-12-25 | 2012-07-19 | Kyocera Corp | Photoelectric conversion device |
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