JP2018037481A - 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、実施形態の各例ならびに各種変形例を図面に基づいて説明する。なお、図面においては同様な構成及び機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズ及び位置関係などは適宜変更され得る。
図1から図3は、太陽電池モジュール100の構成の一例を概略的に示す図である。図1は、太陽電池モジュール100の構成の一例を示す平面図であり、図2は、太陽電池モジュール100の構成の一例を概略的に示す分解斜視図であり、図3は、太陽電池モジュール100の構成の一例を概略的に示す断面図である。
基板1は複数の電極2および複数の積層半導体3を支持するものであり、例えば透光性を有していてもよい。基板1の材料として、例えば、アクリルまたはポリカーボネート等の樹脂、あるいは、ガラスを採用すれば、透光性を有する基板が実現され得る。ここで、ガラスには、例えば、白板ガラス、強化ガラスおよび熱線反射ガラス等といった光透過率の高い材料が採用され得る。また、基板1は例えば平板状の形状を有していてもよく、その厚みは例えば数[mm]程度に設定され得る。基板1の+Z側の一主面(表面1aともいう、図3を参照)は略平坦であってよい。これによれば、基板1の表面1aの上に形成される各種の構成の厚みを均一に形成しやすい。また、基板1は平面視において例えば略矩形状の形状を有していてもよい(図1を参照)。
複数の電極2は基板1の上に位置している。これら複数の電極2は、図1から図3に示すように、X軸方向において、間隔を空けて並んで配されている。換言すれば、隣り合う電極2の間には、これらを分離する領域としての溝P1が配されている(図3を参照)。つまり、隣り合う電極2は溝P1を介して離間している。具体的には、溝P1は電極2の+Z側の一主面(上面)から−Z側の一主面(下面)までの領域に配されている。電極2の各々は、平面視において、例えばY軸方向に長い長尺状の形状(例えば長方形の形状)を有していてもよい。言い換えれば、電極2の各々はY軸方向に沿って延在してもよい。この場合、この溝P1もY軸方向に沿って延在する。
積層半導体3の各々は、光電変換を行う光電変換層として機能することができる。実質的には、光電変換セル10は積層半導体3によって形成され得る。なお、積層半導体3とともに電極2も含めて、光電変換セル10と把握することもできる。
図4および図5は、太陽電池モジュール100の製造方法の一例を示す図である。図4においては、各製造工程がステップS1〜S4で示されており、図5では、各ステップS1〜S4における基板1の上面図が示されている。まずステップS1にて、基板1が準備される。この基板1には、例えば所定の前処理(例えば洗浄処理などの処理)が施されていてもよい。次にステップS2にて、この基板1の上に、電極2が形成される。電極2の形成方法は特に制限されないものの、その一例について概説する。例えば、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長(CVD)法等によって、電極層を基板1の上に形成する。そして、所定の位置において、この電極層に溝P1を形成して電極2を形成する。溝P1は例えば、フォトリソグラフィー法などによって形成され得る。
図3に例示するように、第1導電型(例えばp型)の半導体31は一方の電極2の上に位置するとともに、その側面も覆っていてもよい。ここでいう側面とは、一方の電極2の側面のうち、他方の電極2と向かい合う側面である。言い換えれば、当該側面は溝P1の輪郭の一部を形成する側面である。図3の積層半導体3Aを用いて説明すると、半導体31は、電極2Aの端部21Aの+Z側の表面(上面)のみならず、端部21Aの側面21aを覆っていてもよい。この側面21aは、電極2Bの端部21Bと向かい合う側面である。図3に例示するように、半導体31は、電極2Aの端部21Aの上面および側面21aに沿う略L字状の形状を有していてもよい。また半導体31は溝P1において基板1に接触してもよい。
<基板が受光面側となるように太陽電池モジュールを設置>
図6は、太陽電池モジュール100の構成の一例を概略的に示す図である。太陽電池モジュール100の構成自体は図1と同様であるものの、図6においては、基板1は電極2に対して外光L1の入射側(紙面上側)に位置している。つまり、基板1を外光L1の入射側に向けて、太陽電池モジュール100を配置している。図6において、外光L1の進行方向がブロック矢印で示されている。この構造においては、例えば、基板1の表面1bが、太陽電池モジュール100の受光面としての役割を果たすことができる。表面1bは基板1の表面1aとは反対側の表面である。
その一方で、基板1を上記構造とは反対側に向けた姿勢で、太陽電池モジュール100を設置してもよい。つまり、基板1が電極2に対して外光L1の入射側とは反対側に位置するように、太陽電池モジュール100を設置してもよい。この姿勢では、基板1は、太陽電池モジュール100が設置される設置面(例えば地面または屋根など)側に位置することになる。図7は、太陽電池モジュール100の構成の一例を概略的に示す断面図である。図7の例示では、封止層4およびカバー板5が設けられている。なお、封止層4およびカバー板5は、上述した構造に設けられていても構わない。
図7の太陽電池モジュール100によれば、カバー板5が太陽電池モジュール100を保護する機能を果たすことができる。例えばカバー板5として、強度の高い強化ガラスを採用し得る。よって図7の太陽電池モジュール100においては、基板1に保護機能を具備させる必要がない。したがって、基板1の材料選択性を向上することができる。
上述の例では、積層半導体3がアモルファスシリコンで形成される場合の太陽電池モジュール100を述べたものの、積層半導体3はこれに限らない。以下では、積層半導体3の他の構成の例について説明する。
例えば積層半導体3として、ペロブスカイト太陽電池で用いる光電変換層を採用してもよい。以下、その具体例について説明する。
図8は、太陽電池モジュール100Aの構成の一例を概略的に示す断面図である。太陽電池モジュール100Aは、積層半導体3の構成という点で太陽電池モジュール100と相違する。太陽電池モジュール100Aにおいては、積層半導体3は半導体35,36を備えている。半導体35,36の導電型は互いに逆である。例えば半導体35としてp型の半導体が採用され、半導体36としてn型の半導体が採用され得る。半導体35,36の具体的な材料については後に詳述する。
半導体35としては、例えば、カルコパイライト系の化合物半導体であるI−III−VI族化合物半導体等が採用され得る。I−III−VI族化合物半導体とは、I−III−VI族化合物を主に含む半導体である。なお、I−III−VI族化合物を主に含む半導体とは、半導体がI−III−VI族化合物を70mol%以上含むことを言う。I−III−VI族化合物は、I−B族元素(11族元素とも言う)とIII−B族元素(13族元素とも言う)とVI−B族元素(16族元素とも言う)とを主に含む化合物である。
半導体35としては、例えば、II-VI族化合物半導体等が採用され得る。II−VI族化合物半導体とは、II−VI族化合物を主に含む半導体である。なお、II−VI族化合物を主に含む半導体とは、半導体がII−VI族化合物を70mol%以上含むことを言う。II-VI族化合物は、II族元素(2族元素または12族元素とも言う)とVI−B族元素(16族元素とも言う)とを主に含む化合物である。II-VI族化合物としては、例えばテルル化カドミウム(CdTe)等が採用され得る。この半導体35は例えば蒸着法などによって形成され得る。
2 電極
21A,21B 端部
21a,21b 側面
3 積層半導体
31,32,33,35,36 半導体
4 封止層
5 カバー板
S1〜S4 ステップ
Claims (10)
- 基板と、
前記基板の上に位置し、互いに離間する第1および第2の電極と、
前記第1の電極の上から前記第2の電極の上までの領域に位置する第1の積層半導体と
を備え、
前記第1の積層半導体は、
前記第1の電極の上に位置する第1導電型の第1半導体と、
前記第2の電極の上に位置する、第1導電型とは異なる第2導電型の第2半導体と
を有する、太陽電池モジュール。 - 前記第1半導体は、前記第1の電極の側面のうち前記第2の電極と向かい合う側面を覆っており、
前記第2半導体は、前記第2の電極の側面のうち前記第1の電極と向かい合う側面を覆っている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第1の積層半導体は、i型の第3半導体を更に備え、
前記第1半導体と前記第2半導体とは互いに離間しており、
前記第3半導体は、前記第1半導体の上から前記第2半導体の上までの領域、および、前記第1半導体と前記第2半導体との間の領域に位置する、請求項2に記載の太陽電池モジュール。 - 前記基板の上において、前記第1および前記第2の電極と共に、相互に間隔を空けて並ぶ第3から第(N+1)(Nは2以上の整数)の電極と、
前記第1の積層半導体と共に、相互に間隔を空けて並ぶ第2から第Nの積層半導体と
を備え、
第k(kは1,・・・,N)の積層半導体は、第kの電極のうち第(k+1)の電極側の第1端部の上から、第(k+1)の電極のうち第kの電極側の第2端部の上までの領域に位置しており、
前記第1半導体は前記第1の電極の前記第1端部の上に位置し、
前記第2半導体は前記第2の電極の前記第2端部の上に位置し、
第k(kは2,・・・,N)の積層半導体は、
前記第kの電極の前記第1端部の上に位置する第1導電型の半導体と、
前記第(k+1)の電極の前記第2端部の上に位置する、第1導電型とは異なる第2導電型の半導体と
を有する、請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の太陽電池モジュール。 - 前記第1の積層半導体の上に位置する封止層と、
前記封止層の上に位置するカバー板と
を備え、
前記基板の前記第1および前記第2の電極側の表面の表面粗さは、前記カバー板の表面粗さよりも小さい、請求項1から請求項4のいずれか一つに記載の太陽電池モジュール。 - 前記基板、前記第1および前記2の電極は透光性を有しており、
前記基板は、前記第1および前記2の電極に対して、外光の入射側に位置している、請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の太陽電池モジュール。 - 前記基板は、前記第1および前記第2の電極に対して、外光の入射側とは反対側に位置している、請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の太陽電池モジュール。
- 前記基板は反射基板である、請求項7に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1および前記第2の電極の各々は反射電極である、請求項7または請求項8に記載の太陽電池モジュール。
- 請求項1から請求項9のいずれか一つに記載の太陽電池モジュールを製造する方法であって、
前記第1および前記第2の電極を前記基板の上に形成する第1工程と、
前記第1工程の後に、前記第1の電極の上から、前記第2の電極の上までの領域に、前記第1の積層半導体を形成する第2工程と
を備える、太陽電池モジュールの製造方法。
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JP2016167681A JP2018037481A (ja) | 2016-08-30 | 2016-08-30 | 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 |
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2016
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