JP3246732B2 - Thin film photoelectric conversion module and method of manufacturing the same - Google Patents
Thin film photoelectric conversion module and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換モジュー
ル及びその製造方法に関し、特には、直列接続された複
数の薄膜光電変換セルを有する薄膜光電変換モジュール
及びその製造方法に関する。The present invention relates to a photoelectric conversion module and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a thin film photoelectric conversion module having a plurality of thin film photoelectric conversion cells connected in series and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、複数の薄膜光電変換セルを直列
接続してなる薄膜光電変換モジュールは、帯状に形成さ
れた複数の薄膜光電変換セルをその短軸方向に集積した
構造を有している。かかるモジュールにおいては、ある
薄膜光電変換セルの受光面に木の葉や鳥の糞などが付着
すると、そのセルの光起電力が低下し、延いてはモジュ
ール全体の出力が大幅に低下する。これは、光起電力の
低下を生じたセルが、発電方向と逆方向に直列接続され
たダイオードとして振る舞い、極めて大きな抵抗値を示
すためである。2. Description of the Related Art Generally, a thin-film photoelectric conversion module in which a plurality of thin-film photoelectric conversion cells are connected in series has a structure in which a plurality of thin-film photoelectric conversion cells formed in a belt shape are integrated in the short axis direction. . In such a module, if leaves or leaves of birds or the like adhere to the light receiving surface of a certain thin-film photoelectric conversion cell, the photovoltaic power of the cell is reduced, and the output of the entire module is greatly reduced. This is because the cell in which the photovoltaic power has decreased behaves as a diode connected in series in the direction opposite to the power generation direction and exhibits an extremely large resistance value.
【０００３】また、上記ダイオードとして振る舞うセル
に逆方向耐電圧以上の電圧が印加されると、その絶縁破
壊が生ずる。そのような状態のセルにおいて電流は均一
に流れないため、ホットスポット現象と呼ばれる局所的
な加熱を生ずる。[0003] When a voltage higher than the reverse breakdown voltage is applied to the cell that behaves as the diode, its dielectric breakdown occurs. Since the current does not flow uniformly in the cell in such a state, local heating called a hot spot phenomenon occurs.
【０００４】このような加熱は、セルを流れる電流が少
ない場合には大きな問題とはならない。しかしながら、
大面積のモジュールでは一般に出力電流も大きいため、
絶縁破壊が生じると上記セル内で局所的に大電流が流れ
ることとなる。その結果、金属電極層が溶融して、最終
的にはそのセル自体が破壊されてしまうことがある。[0004] Such heating is not a major problem when the current flowing through the cell is small. However,
Since the output current is generally large in a large area module,
When dielectric breakdown occurs, a large current flows locally in the cell. As a result, the metal electrode layer may melt, and eventually the cell itself may be destroyed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、薄膜光電変換セルの１つ
が遮光された場合においても、モジュール全体の出力の
大幅な低下を防止することが可能な薄膜光電変換モジュ
ール及びその製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and prevents a large decrease in the output of the entire module even when one of the thin film photoelectric conversion cells is shielded from light. It is an object of the present invention to provide a thin-film photoelectric conversion module capable of performing the method and a method for manufacturing the same.
【０００６】また、本発明は、高い信頼性を有する薄膜
光電変換モジュール及びその製造方法を提供することを
目的とする。Another object of the present invention is to provide a thin-film photoelectric conversion module having high reliability and a method of manufacturing the same.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、薄膜光電変換セル
に逆バイアス電圧を繰り返し印加した場合、フィルファ
クタ（Ｆ．Ｆ．）特性に殆ど影響を与えることなく、逆
バイアス電圧印加時に薄膜光電変換セルを流れる電流を
増加させることができるという特異な現象を見出し、こ
れを利用することにより、ある薄膜光電変換セルが遮光
された場合においても、モジュール全体の出力が大幅に
低下するのを防止すること並びにセルの破壊を防止する
ことが可能となると考え、本発明を為すに至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, when a reverse bias voltage is repeatedly applied to the thin-film photoelectric conversion cell, the fill factor (FF) is increased. A unique phenomenon that the current flowing through the thin-film photoelectric conversion cell can be increased at the time of applying a reverse bias voltage without substantially affecting the characteristics was found, and by utilizing this, a certain thin-film photoelectric conversion cell was shielded from light. In this case as well, the present invention has been accomplished because it is possible to prevent the output of the entire module from being greatly reduced and prevent the cell from being destroyed.
【０００８】すなわち、本発明によると、基板と該基板
上に形成された薄膜光電変換セルを直列にｎ段（ｎは１
０以上の整数）接続してなる直列アレイとを具備し、
前記薄膜光電変換セルのそれぞれの下記条件下における
開放電圧をｅ（Ｖ）とした場合に、遮光時に前記薄膜光
電変換セルのそれぞれはその発電方向と同方向に前記直
列アレイの下記条件下における短絡電流と等しい大きさ
の電流を（ｎ−１）×ｅ（Ｖ）以下の逆バイアス電圧で
流すことを特徴とする薄膜光電変換モジュールが提供さ
れる。That is, according to the present invention, a substrate and a thin film photoelectric conversion cell formed on the substrate are connected in series in n stages (where n is 1).
An integer array of 0 or more).
When the open-circuit voltage of each of the thin-film photoelectric conversion cells under the following conditions is e (V), each of the thin-film photoelectric conversion cells is short-circuited in the same direction as the power generation direction under the following conditions in the light-shielded state. A thin-film photoelectric conversion module is provided, wherein a current having a magnitude equal to the current is caused to flow at a reverse bias voltage of (n−1) × e (V) or less.
【０００９】 光源 ：キセノンランプ 放射照度：１００ｍＷ／ｃｍ2 ＡＭ ：１．５ 温度 ：２５℃ また、本発明によると、基板と該基板上に形成され且つ
順方向に接続された複数の薄膜光電変換セルとを有する
薄膜光電変換モジュールの製造方法であって、前記複数
の薄膜光電変換セルのそれぞれに逆バイアス電圧を繰り
返し印加して、前記逆バイアス電圧印加時にその発電方
向と同方向に流れる電流を増加させる工程を具備するこ
とを特徴とする薄膜光電変換モジュールの製造方法が提
供される。Light source: Xenon lamp Irradiance: 100 mW / cm 2 AM: 1.5 Temperature: 25 ° C. Further, according to the present invention, a substrate and a plurality of thin film photoelectric converters formed on the substrate and connected in the forward direction And a method of manufacturing a thin film photoelectric conversion module having a cell, wherein a reverse bias voltage is repeatedly applied to each of the plurality of thin film photoelectric conversion cells, and a current flowing in the same direction as the power generation direction when the reverse bias voltage is applied. There is provided a method for manufacturing a thin-film photoelectric conversion module, which comprises a step of increasing the number.
【００１０】本発明の方法において、複数の薄膜光電変
換セルは、通常、それぞれ直列に接続されて直列アレイ
を構成する。In the method of the present invention, a plurality of thin film photoelectric conversion cells are usually connected in series to form a serial array.
【００１１】本発明の方法において、複数の薄膜光電変
換セルが直列アレイを構成し、直列アレイが薄膜光電変
換セルを直列にｎ段（ｎは１０以上の整数）接続してな
る場合に、薄膜光電変換セルのそれぞれの上記条件下に
おける開放電圧をｅ（Ｖ）とすると、薄膜光電変換セル
のそれぞれに（ｎ−１）×ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧を
印加した場合に発電方向に対して同方向に流れる電流が
直列アレイの上記条件下における短絡電流以上になるま
で逆バイアス電圧の印加を繰り返し行うことが好まし
い。このようにして得られたモジュールでは、セルの１
つが遮光されたとしても、そのセルが破壊される程度に
まで加熱されることはない。なお、この場合、逆バイア
ス電圧は８Ｖないし９Ｖとすることが好ましい。In the method of the present invention, when a plurality of thin film photoelectric conversion cells form a serial array, and the serial array is formed by connecting the thin film photoelectric conversion cells in n stages (n is an integer of 10 or more), Assuming that the open-circuit voltage of each of the photoelectric conversion cells under the above conditions is e (V), when a reverse bias voltage of (n−1) × e (V) is applied to each of the thin-film photoelectric conversion cells, It is preferable to repeatedly apply the reverse bias voltage until the current flowing in the same direction becomes equal to or greater than the short-circuit current of the serial array under the above conditions. In the module thus obtained, one of the cells
Even if one is shielded from light, it is not heated to such an extent that the cell is destroyed. In this case, the reverse bias voltage is preferably set to 8V to 9V.
【００１２】また、本発明の方法においては、交流電圧
を利用して前記逆バイアス電圧を繰り返し印加すること
ができる。In the method of the present invention, the reverse bias voltage can be repeatedly applied using an AC voltage.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながらより詳細に説明する。なお、各図に
おいて同様の部材には同一の参照符号を付し、重複する
説明は省略する。Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. In each of the drawings, similar members are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【００１４】図１は、本発明の一実施形態に係る薄膜光
電変換モジュールを概略的に示す上面図である。図１に
示す薄膜光電変換モジュール１は、透明基板２上に帯状
の薄膜光電変換セル１０を集積した構造を有しており、
これら薄膜光電変換セル１０はその短軸方向に直列接続
されて直列アレイ１１を形成している。また、直列アレ
イ１１の両端にはリボン状の銅箔等からなる一対の電極
バスバー１２がそれぞれ接続されている。FIG. 1 is a top view schematically showing a thin-film photoelectric conversion module according to one embodiment of the present invention. The thin-film photoelectric conversion module 1 shown in FIG. 1 has a structure in which strip-shaped thin-film photoelectric conversion cells 10 are integrated on a transparent substrate 2,
These thin film photoelectric conversion cells 10 are connected in series in the short axis direction to form a serial array 11. Further, a pair of electrode busbars 12 made of a ribbon-shaped copper foil or the like are connected to both ends of the serial array 11, respectively.
【００１５】図１に示すモジュール１の構造について、
図２を参照しながら、さらに詳細に説明する。図２は、
図１に示す薄膜光電変換モジュール１のＡ−Ａ線に沿っ
た断面図である。なお、図２には、モジュール１の一部
のみが描かれている。The structure of the module 1 shown in FIG.
This will be described in more detail with reference to FIG. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin-film photoelectric conversion module 1 shown in FIG. 1 along the line AA. FIG. 2 illustrates only a part of the module 1.
【００１６】図２に示すように、モジュール１の薄膜光
電変換セル１０は、透明基板２上に、透明前面電極層
３、薄膜光電変換ユニット４、及び金属裏面電極層５を
順次積層した構造を有している。すなわち、このモジュ
ール１は、透明基板２側から入射する光を光電変換ユニ
ット４により光電変換するものである。As shown in FIG. 2, the thin film photoelectric conversion cell 10 of the module 1 has a structure in which a transparent front electrode layer 3, a thin film photoelectric conversion unit 4, and a metal back electrode layer 5 are sequentially laminated on a transparent substrate 2. Have. That is, the module 1 photoelectrically converts light incident from the transparent substrate 2 side by the photoelectric conversion unit 4.
【００１７】図１及び図２に示す光電変換モジュール１
において、透明基板２は、ガラス板や透明樹脂フィルム
等により構成することができる。透明基板１上に形成さ
れる透明前面電極層３は、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、或い
はＺｎＯ膜のような透明導電性酸化物層等で構成するこ
とができる。透明前面電極層３は単層構造でも多層構造
であってもよい。透明前面電極層３は、蒸着法、ＣＶＤ
法、或いはスパッタリング法等それ自体既知の気相堆積
法を用いて形成することができる。The photoelectric conversion module 1 shown in FIGS. 1 and 2
In the above, the transparent substrate 2 can be composed of a glass plate, a transparent resin film, or the like. The transparent front electrode layer 3 formed on the transparent substrate 1 can be composed of a transparent conductive oxide layer such as an ITO film, a SnO 2 film, or a ZnO film. The transparent front electrode layer 3 may have a single-layer structure or a multilayer structure. The transparent front electrode layer 3 is formed by vapor deposition, CVD
It can be formed by a known vapor deposition method such as a sputtering method or a sputtering method.
【００１８】透明前面電極層３の表面は、微細な凹凸を
含む表面テクスチャ構造を有することが好ましい。透明
前面電極層３の表面にこのようなテクスチャ構造を形成
することにより、光電変換ユニット４への光の入射効率
を向上させることができる。The surface of the transparent front electrode layer 3 preferably has a surface texture structure including fine irregularities. By forming such a texture structure on the surface of the transparent front electrode layer 3, the efficiency of light incidence on the photoelectric conversion unit 4 can be improved.
【００１９】透明前面電極層３の上に形成される薄膜光
電変換ユニット４は、例えば、図２に示すように、透明
前面電極層３上にｐ型非単結晶シリコン系半導体層４
１、非単結晶シリコン系薄膜光電変換層４２、及びｎ型
非単結晶シリコン系半導体層４３を順次積層した構造を
有する。これらｐ型半導体層４１、光電変換層４２およ
びｎ型半導体層４３はいずれもプラズマＣＶＤ法により
形成することができる。The thin-film photoelectric conversion unit 4 formed on the transparent front electrode layer 3 is formed on the transparent front electrode layer 3 by, for example, a p-type non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 4 as shown in FIG.
1. It has a structure in which a non-single-crystal silicon-based thin film photoelectric conversion layer 42 and an n-type non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 43 are sequentially stacked. Each of the p-type semiconductor layer 41, the photoelectric conversion layer 42, and the n-type semiconductor layer 43 can be formed by a plasma CVD method.
【００２０】ｐ型シリコン系半導体層４１は、シリコン
またはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等の
シリコン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決
定不純物原子をドープすることにより形成されている。The p-type silicon-based semiconductor layer 41 is formed by doping silicon or a silicon alloy such as silicon carbide or silicon germanium with a p-conductivity determining impurity atom such as boron or aluminum.
【００２１】ｐ型半導体層４１上に形成される光電変換
層４２は、非単結晶シリコン系半導体材料で形成され、
そのような材料には、真性半導体のシリコン（水素化シ
リコン等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニ
ウム等のシリコン合金等が含まれる。また、光電変換機
能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含
む弱ｐ型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用い
られ得る。The photoelectric conversion layer 42 formed on the p-type semiconductor layer 41 is formed of a non-single-crystal silicon-based semiconductor material.
Such materials include intrinsic semiconductor silicon (such as silicon hydride) and silicon alloys such as silicon carbide and silicon germanium. If the photoelectric conversion function is sufficiently provided, a weak p-type or weak n-type silicon-based semiconductor material containing a trace amount of impurities for determining conductivity type can also be used.
【００２２】光電変換層４２上に形成されるｎ型シリコ
ン系半導体層４３は、シリコンまたはシリコンカーバイ
ドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や窒
素等のｎ導電型決定不純物原子をドープすることにより
形成されている。The n-type silicon-based semiconductor layer 43 formed on the photoelectric conversion layer 42 is formed by doping silicon or a silicon alloy such as silicon carbide or silicon germanium with an n-type impurity element such as phosphorus or nitrogen. Is formed.
【００２３】光電変換ユニット４上に形成される金属裏
面電極層５は電極としての機能を有するだけでなく、透
明基板２から光電変換ユニット４に入射し裏面電極層５
に到達した光を反射して光電変換ユニット４内に再入射
させる反射層としての機能も有している。金属裏面電極
層５は、銀等を用いて、蒸着法やスパッタリング法等に
より形成することができる。The metal back electrode layer 5 formed on the photoelectric conversion unit 4 not only has a function as an electrode, but also enters the photoelectric conversion unit 4 from the transparent substrate 2 and enters the back electrode layer 5.
And has a function as a reflection layer that reflects the light that has reached the photoelectric conversion unit 4 and reenters the light into the photoelectric conversion unit 4. The metal back electrode layer 5 can be formed by a deposition method, a sputtering method, or the like using silver or the like.
【００２４】なお、金属裏面電極層５と光電変換ユニッ
ト４との間には、例えば両者の間の接着性を向上させる
ために、ＺｎＯのような非金属材料からなる透明導電性
薄膜（図示せず）を設けることができる。A transparent conductive thin film (not shown) made of a non-metallic material such as ZnO is provided between the metal back electrode layer 5 and the photoelectric conversion unit 4, for example, in order to improve the adhesion between them. ) Can be provided.
【００２５】上述した透明前面電極層３、薄膜光電変換
ユニット４、及び金属裏面電極層５は、それぞれの成膜
後にＹＡＧレーザ等を用いたレーザスクライブにより分
割され、図１に示すように直列接続された複数の薄膜光
電変換セル１０を形成している。本実施形態によると、
これら薄膜光電変換セル１０には逆バイアス電圧が繰り
返し印加される。これについては、図３を参照しながら
説明する。The above-mentioned transparent front electrode layer 3, thin film photoelectric conversion unit 4, and metal back electrode layer 5 are separated by laser scribing using a YAG laser or the like after each film formation, and are connected in series as shown in FIG. A plurality of thin film photoelectric conversion cells 10 are formed. According to this embodiment,
A reverse bias voltage is repeatedly applied to these thin film photoelectric conversion cells 10. This will be described with reference to FIG.
【００２６】図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ、薄膜光
電変換セル１０に印加した逆バイアス電圧とそれにより
流れる電流との関係の一例を示すグラフであり、（ａ）
は逆バイアス電圧を繰り返し印加する前の状態を示し、
（ｂ）は逆バイアス電圧を繰り返し印加した後の状態を
示している。なお、（ａ）及び（ｂ）のグラフにおい
て、横軸はセル１０に印加した逆バイアス電圧を示し、
縦軸はセル１０を流れた電流を示している。FIGS. 3A and 3B are graphs each showing an example of the relationship between the reverse bias voltage applied to the thin-film photoelectric conversion cell 10 and the current flowing thereby.
Indicates the state before the reverse bias voltage is repeatedly applied,
(B) shows a state after the reverse bias voltage is repeatedly applied. In the graphs (a) and (b), the horizontal axis represents the reverse bias voltage applied to the cell 10,
The vertical axis indicates the current flowing through the cell 10.
【００２７】図３（ａ），（ｂ）から明らかなように、
薄膜光電変換セル１０への逆バイアス電圧の印加を繰り
返し行うと、セル１０を流れる電流が増加する。すなわ
ち、セル１０の遮光時の抵抗値が減少する。したがっ
て、このような処理を行うことにより、セル１０の１つ
が完全に遮光された場合においても、モジュール１の出
力が大幅に低下するのを防止することができる。また、
薄膜光電変換セル１０へ逆バイアス電圧の印加を繰り返
し行うことにより、遮光時に電流が比較的均一に流れる
ようになる。そのため、セル１０内での局所的な加熱等
が抑制され、ホットスポット現象に基づくセル１０の破
壊を防止することができる。また、これら逆バイアス処
理による効果は、セル１０のＦ．Ｆ．特性を犠牲にする
ことなく得られるものである。したがって、上記逆バイ
アス処理を行うことにより、良好なＦ．Ｆ．特性と高い
信頼性とを同時に実現することが可能となる。As is clear from FIGS. 3A and 3B,
When a reverse bias voltage is repeatedly applied to the thin-film photoelectric conversion cell 10, the current flowing through the cell 10 increases. That is, the resistance value of the cell 10 during light shielding decreases. Therefore, by performing such processing, even when one of the cells 10 is completely shielded from light, the output of the module 1 can be prevented from being significantly reduced. Also,
By repeatedly applying a reverse bias voltage to the thin-film photoelectric conversion cell 10, a current flows relatively uniformly during light shielding. Therefore, local heating or the like in the cell 10 is suppressed, and the destruction of the cell 10 due to the hot spot phenomenon can be prevented. Further, the effect of these reverse bias treatments is based on the F.O. F. It can be obtained without sacrificing characteristics. Therefore, by performing the above reverse bias processing, a good F.I. F. Characteristics and high reliability can be realized at the same time.
【００２８】上述したセル１０の遮光時の抵抗値は、通
常、逆バイアス電圧を印加する回数に応じて減少し、や
がて飽和に達する。目的とする抵抗値はモジュール１の
構造等に応じて異なるが、直列アレイ１１がセル１０を
直列にｎ段（ｎは１０以上の整数）接続してなり、セル
１０のそれぞれの下記条件下における開放電圧をｅ
（Ｖ）とした場合に、薄膜光電変換セル１０のそれぞれ
に（ｎ−１）×ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧を印加した時
の電流値が直列アレイ１１の下記条件下における短絡電
流以上になるまで逆バイアス電圧の印加を繰り返し行え
ば十分である。The resistance value of the above-described cell 10 at the time of light shielding usually decreases in accordance with the number of times of applying a reverse bias voltage, and eventually reaches saturation. Although the target resistance value varies depending on the structure of the module 1 and the like, the serial array 11 is formed by connecting the cells 10 in n stages (n is an integer of 10 or more) in series, and each of the cells 10 under the following conditions: Open circuit voltage e
In the case of (V), the current value when a reverse bias voltage of (n−1) × e (V) is applied to each of the thin-film photoelectric conversion cells 10 is more than the short-circuit current of the serial array 11 under the following conditions. It is sufficient to repeat the application of the reverse bias voltage until it is.
【００２９】例えば、セル１０のそれぞれの下記条件下
での開放電圧が０．８Ｖないし０．９Ｖであり、直列ア
レイ１１がこれら薄膜光電変換セル１０を直列に１０段
直列接続してなる場合は、通常、薄膜光電変換セル１０
のそれぞれに８Ｖの逆バイアス電圧を印加した時の電流
値が直列アレイ１１の下記条件下における短絡電流以上
になるまで逆バイアス電圧の印加を繰り返し行えばよ
い。For example, when the open-circuit voltage of each of the cells 10 under the following conditions is 0.8 V to 0.9 V, and the serial array 11 is formed by connecting these thin-film photoelectric conversion cells 10 in series in ten stages, , Usually a thin film photoelectric conversion cell 10
The application of the reverse bias voltage may be repeated until the current value when the reverse bias voltage of 8 V is applied to each of them becomes equal to or more than the short-circuit current of the serial array 11 under the following conditions.
【００３０】 光源 ：キセノンランプ 放射照度：１００ｍＷ／ｃｍ2 ＡＭ ：１．５ 温度 ：２５℃ なお、上述した逆バイアス処理は、より多くの、例えば
２０段以上の薄膜光電変換セル１０を直列に接続してな
る直列アレイ１１を有するモジュール１に対して行うこ
とが好ましい。そのようなモジュール１では、あるセル
１０が遮光された場合にそのセル１０により大きな逆バ
イアス電圧が印加されるため、セル１０の破壊が生じ易
い。したがって、上記逆バイアス処理は、このようなモ
ジュール１に対してより効果的である。Light source: Xenon lamp Irradiance: 100 mW / cm 2 AM: 1.5 Temperature: 25 ° C. In the reverse bias treatment described above, more thin film photoelectric conversion cells 10 of, for example, 20 or more stages are connected in series. This is preferably performed on the module 1 having the serial array 11 formed as described above. In such a module 1, when a certain cell 10 is shielded from light, a large reverse bias voltage is applied to the cell 10, so that the cell 10 is easily broken. Therefore, the reverse bias processing is more effective for such a module 1.
【００３１】また、薄膜光電変換セルのそれぞれがより
低い逆バイアス電圧−例えば７Ｖ以下の逆バイアス電圧
−で直列アレイの上記条件下における短絡電流と等しい
大きさの電流をその発電方向と同方向に流すまで逆バイ
アス処理を行うことが好ましい。この場合、モジュール
１の信頼性をさらに確実に高めることができる。Further, each of the thin film photoelectric conversion cells applies a current having a lower reverse bias voltage (for example, a reverse bias voltage of 7 V or less) equal to the short-circuit current under the above-described conditions of the serial array in the same direction as its power generation direction. It is preferable to perform reverse bias processing until the flow. In this case, the reliability of the module 1 can be further reliably increased.
【００３２】セル１０に繰り返し印加する逆バイアス電
圧は、セル１０を破壊することなく、セル１０の遮光時
の抵抗値を低減させ得る範囲内に設定される。そのよう
な範囲はセル１０の構造等に応じて異なるが、一般的に
は８Ｖないし９Ｖである。The reverse bias voltage repeatedly applied to the cell 10 is set within a range in which the resistance of the cell 10 at the time of light blocking can be reduced without destroying the cell 10. Such a range varies depending on the structure of the cell 10 and the like, but is generally 8 V to 9 V.
【００３３】セル１０への逆バイアス電圧の印加は、例
えば、電源に接続された一対の導電部を、隣り合うセル
１０の金属裏面電極層５にそれぞれ接触させることによ
り行うことができる。隣り合う２つのセル１０の一方の
透明前面電極層３と他方の金属裏面電極層５とは電気的
に接続されているため同電位である。したがって、この
ような方法によると、上記一方のセル１０に逆バイアス
電圧を印加することができる。The application of the reverse bias voltage to the cell 10 can be performed, for example, by bringing a pair of conductive parts connected to a power supply into contact with the metal back electrode layer 5 of the adjacent cell 10. Since one transparent front electrode layer 3 and the other metal back electrode layer 5 of two adjacent cells 10 are electrically connected, they have the same potential. Therefore, according to such a method, a reverse bias voltage can be applied to the one cell 10.
【００３４】また、セル１０には、交流電圧を利用して
逆バイアス電圧を繰り返し印加することができる。例え
ば、直流電圧に交流電圧を重畳することにより０Ｖから
所定値までの間で電圧を周期的に変化させればよい。Further, a reverse bias voltage can be repeatedly applied to the cell 10 using an AC voltage. For example, the voltage may be periodically changed from 0 V to a predetermined value by superimposing an AC voltage on a DC voltage.
【００３５】なお、通常、セル１０は帯状に形成されて
いるので、電圧が不均一に印加されることがある。その
ような場合、金属裏面電極層５が局所的に破壊されるお
それがある。したがって、上記処理に際しては、例え
ば、複数箇所から金属裏面電極層５に電圧を印加するこ
とにより、セル１０に電圧が不均一に印加されるのを防
止することが好ましい。Since the cell 10 is usually formed in a band shape, the voltage may be applied non-uniformly. In such a case, the metal back electrode layer 5 may be locally broken. Therefore, in the above processing, it is preferable to prevent the voltage from being applied unevenly to the cell 10 by applying a voltage to the metal back electrode layer 5 from a plurality of locations.
【００３６】以上説明したモジュール１には、通常、そ
の裏面側に、封止樹脂層（図示せず）を介して有機保護
フィルム（図示せず）が設けられる。封止樹脂層は、透
明基板２上に形成された各薄膜光電変換セル１０を封止
するものであり、有機保護フィルムをこれらセル１０に
接着することが可能な樹脂が用いられる。そのような樹
脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化
性樹脂等を挙げることができ、例えば、ＥＶＡ（エチレ
ン・ビニルアセテート共重合体）、ＰＶＢ（ポリビニル
ブチラール）、ＰＩＢ（ポリイソブチレン）、及びシリ
コーン樹脂等を用いることができる。The above-described module 1 is usually provided with an organic protective film (not shown) on the back side thereof via a sealing resin layer (not shown). The sealing resin layer is for sealing each thin-film photoelectric conversion cell 10 formed on the transparent substrate 2, and is made of a resin capable of bonding an organic protective film to these cells 10. Examples of such a resin include a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photocurable resin. For example, EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer), PVB (polyvinyl butyral), and PIB (poly Isobutylene) and silicone resin.
【００３７】有機保護フィルムとしては、ポリフッ化ビ
ニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標
名））のようなフッ素樹脂系フィルム或いはＰＥＴフィ
ルムのように耐湿性や耐水性に優れた絶縁性フィルムが
用いられる。有機保護フィルムは、単層構造でもよく、
これらを積層した積層構造であってもよい。さらに、有
機保護フィルムは、アルミニウム等からなる金属箔がこ
れらフィルムで挟持された構造を有してもよい。アルミ
ニウム箔のような金属箔は耐湿性や耐水性を向上させる
機能を有するので、有機保護フィルムをこのような構造
とすることにより、薄膜光電変換セル１０をより効果的
に水分から保護することができる。As the organic protective film, a fluororesin film such as a polyvinyl fluoride film (for example, Tedlar film (registered trademark)) or an insulating film having excellent moisture resistance and water resistance such as a PET film can be used. Used. The organic protective film may have a single-layer structure,
A laminated structure in which these are laminated may be used. Further, the organic protective film may have a structure in which a metal foil made of aluminum or the like is sandwiched between these films. Since a metal foil such as an aluminum foil has a function of improving moisture resistance and water resistance, it is possible to more effectively protect the thin-film photoelectric conversion cell 10 from moisture by using an organic protective film having such a structure. it can.
【００３８】これら封止樹脂／有機保護フィルムは、真
空ラミネート法により薄膜光電変換モジュール１の裏面
側に同時に貼着することができる。These sealing resin / organic protective film can be simultaneously attached to the back side of the thin-film photoelectric conversion module 1 by a vacuum lamination method.
【００３９】上述した実施形態は、透明基板２上に、透
明電極層３、ｐ−ｉ−ｎ接合を有する薄膜光電変換ユニ
ット４、及び金属電極層５を順次積層した構造に関する
ものであるが、他の構造を採用することもできる。例え
ば、基板上に、金属電極層、ｎ−ｉ−ｐ接合を有する薄
膜光電変換ユニット、及び透明電極層を順次積層した構
造を採用することができる。また、薄膜光電変換ユニッ
ト４をタンデム型とすることも可能である。The above-described embodiment relates to a structure in which a transparent electrode layer 3, a thin-film photoelectric conversion unit 4 having a pin junction, and a metal electrode layer 5 are sequentially laminated on a transparent substrate 2. Other structures can be employed. For example, a structure in which a metal electrode layer, a thin-film photoelectric conversion unit having an nip junction, and a transparent electrode layer are sequentially stacked on a substrate can be employed. Further, the thin film photoelectric conversion unit 4 can be of a tandem type.
【００４０】[0040]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例）図１及び図２に示す薄膜光電変換モジュール
１を以下に示す方法により作製した。まず、ＹＡＧレー
ザを用いて基板１の長辺に平行にレーザスキャンするこ
とにより、ガラス基板２の一方の主面に形成されたＳｎ
Ｏ2膜３をスクライブして複数の帯状パターンに分割し
た。Embodiments of the present invention will be described below. (Example) The thin-film photoelectric conversion module 1 shown in FIGS. 1 and 2 was produced by the following method. First, by performing laser scanning in parallel with the long side of the substrate 1 using a YAG laser, the Sn formed on one main surface of the glass substrate 2 is formed.
The O 2 film 3 was scribed and divided into a plurality of strip patterns.
【００４１】次に、プラズマＣＶＤ法により、ＳｎＯ2
膜３上に、厚さ１０ｎｍのｐ型水素含有非晶質シリコン
カーバイド層４１、厚さ３００ｎｍのｉ型水素含有非晶
質シリコン層４２、及び厚さ１０ｎｍのｎ型水素含有微
結晶シリコン層４３を順次成膜した。なお、ｐ型水素含
有非晶質シリコンカーバイド層４１は不純物としてボロ
ンをドープされ、ｉ型水素含有非晶質シリコン層４２は
ノンドープであり、ｎ型水素含有微結晶シリコン層４３
は燐をドープされている。以上のようにして、ｐ−ｉ−
ｎ接合を有する薄膜光電変換ユニット４を形成した。Next, SnO 2 was formed by plasma CVD.
On the film 3, a p-type hydrogen-containing amorphous silicon carbide layer 41 having a thickness of 10 nm, an i-type hydrogen-containing amorphous silicon layer 42 having a thickness of 300 nm, and an n-type hydrogen-containing microcrystalline silicon layer 43 having a thickness of 10 nm Were sequentially formed. The p-type hydrogen-containing amorphous silicon carbide layer 41 is doped with boron as an impurity, the i-type hydrogen-containing amorphous silicon layer 42 is non-doped, and the n-type hydrogen-containing microcrystalline silicon layer 43 is not doped.
Is doped with phosphorus. As described above, pi-
A thin-film photoelectric conversion unit 4 having an n-junction was formed.
【００４２】その後、ＹＡＧレーザを用いて基板１の長
辺に平行にレーザスキャンすることにより、この薄膜光
電変換ユニット４のスクライブを行い、薄膜光電変換ユ
ニット４を複数の帯状パターンに分割した。Thereafter, the thin film photoelectric conversion unit 4 was scribed by laser scanning in parallel with the long side of the substrate 1 using a YAG laser, and the thin film photoelectric conversion unit 4 was divided into a plurality of strip patterns.
【００４３】次に、薄膜光電変換ユニット４上に、スパ
ッタ法により、厚さ１００ｎｍのＺｎＯ膜（図示せず）
及び厚さ３００ｎｍのＡｇ膜５を順次成膜して裏面電極
層を形成した。この裏面電極層についても、同様に、Ｙ
ＡＧレーザを用いたレーザスクライブを行い、複数の帯
状パターンに分割した。Next, a 100 nm thick ZnO film (not shown) is formed on the thin film photoelectric conversion unit 4 by sputtering.
Then, an Ag film 5 having a thickness of 300 nm was sequentially formed to form a back electrode layer. Similarly, for the back electrode layer, Y
Laser scribing using an AG laser was performed to divide the laser beam into a plurality of strip patterns.
【００４４】以上のようにして、縦１０ｍｍ×横８００
ｍｍの薄膜光電変換セル１０を縦方向に（基板２の短辺
に平行に）５０段直列接続してなる直列アレイ１１を形
成した。As described above, 10 mm long × 800 mm wide
A series array 11 was formed by serially connecting 50-mm thin film photoelectric conversion cells 10 in a vertical direction (parallel to the short side of the substrate 2).
【００４５】直列アレイ１１の両端部に一対の電極バス
バー１２をそれぞれ取り付けた後、電源に接続された一
対の導電部を隣り合う２つの薄膜光電変換セル１０のＡ
ｇ膜５にそれぞれ接触させ、セル１０の発電方向と同方
向に電圧を３秒間印加した。なお、上記導電部は、薄膜
光電変換セル１０に対応した形状を有している。また、
セル１０に印加した電圧は、直流電圧に６０Ｈｚの交流
電圧を重畳することにより得られたものであり、０Ｖか
ら９Ｖまでの範囲内で周期的に変化させた。この逆バイ
アス処理を全てのセル１０について行うことにより、図
１及び２に示すモジュール１を得た。After attaching a pair of electrode bus bars 12 to both ends of the serial array 11, a pair of conductive portions connected to a power supply are connected to the A of two adjacent thin-film photoelectric conversion cells 10.
The cell 10 was brought into contact with each of the g films 5, and a voltage was applied for 3 seconds in the same direction as the power generation direction of the cell 10. The conductive portion has a shape corresponding to the thin-film photoelectric conversion cell 10. Also,
The voltage applied to the cell 10 was obtained by superimposing a 60 Hz AC voltage on a DC voltage, and was changed periodically within a range from 0 V to 9 V. By performing this reverse bias processing on all the cells 10, the module 1 shown in FIGS. 1 and 2 was obtained.
【００４６】以上説明した方法で１０枚のモジュール１
を製造し、それぞれについて、光源としてキセノンラン
プを用いた放射照度１００ｍＷ／ｃｍ2、ＡＭ１．５の
ソーラーシュミレータにより出力特性を調べた。なお、
測定温度は２５℃とした。その結果、直列アレイ１１の
開放電圧は４２．５Ｖであり、短絡電流は１Ａであり、
Ｆ．Ｆ．は７０％であった。According to the method described above, ten modules 1
Were manufactured, and the output characteristics of each were examined using a solar simulator having an irradiance of 100 mW / cm 2 and an AM of 1.5 using a xenon lamp as a light source. In addition,
The measurement temperature was 25 ° C. As a result, the open voltage of the series array 11 is 42.5 V, the short-circuit current is 1 A,
F. F. Was 70%.
【００４７】また、薄膜光電変換セル１０のそれぞれの
上記条件下における開放電圧は平均で０．８５Ｖであ
り、各薄膜光電変換セル１０は８Ｖの逆バイアス電圧で
直列アレイ１１の上記条件下における短絡電流と等しい
大きさの電流をその発電方向と同方向に流すことができ
た。The open-circuit voltage of each of the thin-film photoelectric conversion cells 10 under the above conditions is 0.85 V on average, and each of the thin-film photoelectric conversion cells 10 is short-circuited under the above-mentioned conditions of the serial array 11 at a reverse bias voltage of 8 V. A current of the same magnitude as the current was able to flow in the same direction as the power generation direction.
【００４８】次に、これらモジュール１をそれぞれ短絡
して、上記照射条件下に放置した。なお、このとき、そ
れぞれのモジュール１においては、セル１０の１つには
光を照射せずに、その光起電力をゼロとした。１分経過
後、それぞれのモジュール１についてセル１０が破壊さ
れたかどうかを調べた。その結果、全てのモジュール１
において、セル１０の破壊は見られなかった。Next, each of these modules 1 was short-circuited and left under the above irradiation conditions. At this time, in each module 1, one of the cells 10 was not irradiated with light, and the photoelectromotive force was set to zero. After a lapse of one minute, it was examined whether or not the cell 10 of each module 1 was broken. As a result, all modules 1
In No., no destruction of the cell 10 was observed.
【００４９】（比較例）逆バイアス処理を行わなかった
こと以外は上記実施例と同様の方法により１０枚のモジ
ュールを製造した。これらモジュールについても上記実
施例と同様の条件で出力特性を調べた。その結果、直列
アレイの開放電圧は４２．５Ｖであり、短絡電流は１Ａ
であり、Ｆ．Ｆ．は７０％であった。Comparative Example Ten modules were manufactured in the same manner as in the above example except that the reverse bias treatment was not performed. The output characteristics of these modules were examined under the same conditions as in the above embodiment. As a result, the open voltage of the series array is 42.5 V and the short-circuit current is 1 A
And F. F. Was 70%.
【００５０】また、薄膜光電変換セルのそれぞれの上記
条件下における開放電圧は平均で０．８５Ｖであった。The open-circuit voltage of each of the thin-film photoelectric conversion cells under the above conditions was 0.85 V on average.
【００５１】次に、これらモジュールをそれぞれ短絡し
て、上記照射条件下に放置した。なお、このとき、それ
ぞれのモジュールにおいては、セルの１つには光を照射
せずに、その光起電力をゼロとした。１分経過後、それ
ぞれのモジュールについてセルが破壊されたかどうかを
調べた。その結果、全てのモジュールにおいてセルの破
壊が生じた。Next, each of these modules was short-circuited and left under the above irradiation conditions. At this time, in each module, one of the cells was not irradiated with light, and the photoelectromotive force was set to zero. After a lapse of one minute, each module was examined to see if the cell was destroyed. As a result, cell destruction occurred in all modules.
【００５２】[0052]
【発明の効果】以上示したように、本発明においては、
薄膜光電変換セルのそれぞれに逆バイアス電圧を繰り返
し印加することにより、遮光時における薄膜光電変換セ
ルの発電方向の抵抗値が低下させられる。そのため、薄
膜光電変換セルの１つが遮光された場合においても、モ
ジュール全体の出力の大幅な低下やセルの破壊を防止す
ることが可能となる。As described above, in the present invention,
By repeatedly applying a reverse bias voltage to each of the thin-film photoelectric conversion cells, the resistance value of the thin-film photoelectric conversion cells in the power generation direction during light shielding can be reduced. Therefore, even when one of the thin-film photoelectric conversion cells is shielded from light, it is possible to prevent a large decrease in the output of the entire module and breakage of the cell.
【００５３】すなわち、本発明によると、薄膜光電変換
セルの１つが遮光された場合においても、モジュール全
体の出力の大幅な低下を防止することが可能な薄膜光電
変換モジュール及びその製造方法が提供される。また、
本発明によると、高い信頼性を有する薄膜光電変換モジ
ュール及びその製造方法が提供される。That is, according to the present invention, there is provided a thin-film photoelectric conversion module capable of preventing a large decrease in the output of the entire module even when one of the thin-film photoelectric conversion cells is shielded from light, and a method of manufacturing the same. You. Also,
According to the present invention, a thin film photoelectric conversion module having high reliability and a method for manufacturing the same are provided.
【図１】本発明の第１の実施形態に係る薄膜光電変換モ
ジュールを概略的に示す上面図。FIG. 1 is a top view schematically showing a thin-film photoelectric conversion module according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す薄膜光電変換モジュールのＡ−Ａ線
に沿った断面図。FIG. 2 is a sectional view of the thin-film photoelectric conversion module shown in FIG. 1 taken along the line AA.
【図３】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明の一実施
形態に係る薄膜光電変換モジュールの薄膜光電変換セル
に印加した逆バイアス電圧とそれにより流れる電流との
関係の一例を示すグラフ。FIGS. 3A and 3B respectively show an example of a relationship between a reverse bias voltage applied to a thin film photoelectric conversion cell of a thin film photoelectric conversion module according to an embodiment of the present invention and a current flowing thereby. Graph.
１…薄膜光電変換モジュール ２…基板 ３…透明前面電極層 ４…薄膜光電変換ユニット ５…金属裏面電極層 １０…薄膜光電変換セル １１…直列アレイ １２…電極バスバー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thin film photoelectric conversion module 2 ... Substrate 3 ... Transparent front electrode layer 4 ... Thin film photoelectric conversion unit 5 ... Metal back surface electrode layer 10 ... Thin film photoelectric conversion cell 11 ... Series array 12 ... Electrode bus bar
Claims (3)
接続された複数の薄膜光電変換セルとを有する薄膜光電
変換モジュールの製造方法であって、 前記複数の薄膜光電変換セルのそれぞれに逆バイアス電
圧を繰り返し印加して、前記逆バイアス電圧印加時にそ
の発電方向と同方向に流れる電流を増加させる工程を具
備し、 前記複数の薄膜光電変換セルはそれぞれ直列に接続され
て直列アレイを構成し、 前記複数の薄膜光電変換セルのそれぞれの下記条件下に
おける開放電圧をｅ（Ｖ）とした場合に、 前記直列アレイは前記薄膜光電変換セルを直列にｎ段
（ｎは１０以上の整数）接続してなり、 前記複数の薄膜光電変換セルのそれぞれに（ｎ−１）×
ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧を印加した場合に発電方向と
同方向に流れる電流が前記直列アレイの下記条件下にお
ける短絡電流以上になるまで前記逆バイアス電圧の印加
を繰り返し行うことことを特徴とする薄膜光電変換モジ
ュールの製造方法。 光源 ：キセノンランプ 放射照度：１００ｍＷ／ｃｍ2 ＡＭ ：１．５ 温度 ：２５℃1. A method of manufacturing a thin-film photoelectric conversion module having a substrate and a plurality of thin-film photoelectric conversion cells formed on the substrate and connected in a forward direction, wherein each of the plurality of thin-film photoelectric conversion cells is A step of repeatedly applying a reverse bias voltage to increase a current flowing in the same direction as the power generation direction when the reverse bias voltage is applied, wherein the plurality of thin film photoelectric conversion cells are connected in series to form a series array When the open-circuit voltage of each of the plurality of thin-film photoelectric conversion cells under the following conditions is e (V), the serial array includes n stages of the thin-film photoelectric conversion cells in series (n is an integer of 10 or more). (N-1) × each of the plurality of thin film photoelectric conversion cells.
When applying a reverse bias voltage of e (V), the application of the reverse bias voltage is repeated until the current flowing in the same direction as the power generation direction becomes equal to or greater than the short-circuit current of the serial array under the following conditions. Of manufacturing a thin film photoelectric conversion module. Light source: Xenon lamp Irradiance: 100 mW / cm 2 AM: 1.5 Temperature: 25 ° C.
あることを特徴とする請求項１に記載の薄膜光電変換モ
ジュールの製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the reverse bias voltage is 8V to 9V.
を繰り返し印加することを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の薄膜光電変換モジュールの製造方法。3. The method for manufacturing a thin-film photoelectric conversion module according to claim 1, wherein the reverse bias voltage is repeatedly applied using an AC voltage.
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