JP4495318B2 - 薄膜太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

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Description

【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製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽電池の使用が普及しつつあり、それに伴って多種の寸法の太陽電池モジュールが要求されるようになってきている。このような要求に応じて、大面積のガラス基板を切断して小型の太陽電池モジュールを製造する方法が採用されている。
【０００３】
この方法は、大面積のガラス基板上にストリング状にスクライブされた透明電極層、光電変換半導体層および裏面電極層を順次形成して互いに直列に接続された複数の太陽電池セルを形成した後、ガラス基板を切断して所定の小型サイズの薄膜太陽電池モジュールを製造するものである。
【０００４】
ところで、大面積のガラス基板上に複数の太陽電池セルを形成したものをそのまま薄膜太陽電池モジュールとして用いる方法では、太陽電池セルを形成した後、逆バイアス処理により短絡部を除去し、ブラスト処理により基板周縁部の薄膜を除去（縁研磨）している。その後、バスバー電極の形成、リード付け、封止、端子箱の取り付けなどが行われる。
【０００５】
ところが、これらの工程を、大面積のガラス基板を切断して小型の太陽電池モジュールを製造する方法にそのまま適用し、逆バイアス処理の後にブラスト処理による縁研磨やガラス基板の切断を行うと、最大出力の低下など太陽電池モジュールの不良率が高くなり収率が低下することがわかってきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、大面積のガラス基板を切断して小型の太陽電池モジュールを製造する際に、収率を向上できる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、大面積のガラス基板上にストリング状にスクライブされた透明電極層、光電変換半導体層および裏面電極層を順次形成して互いに直列に接続された複数の太陽電池セルを形成した後、ガラス基板を切断して所定のサイズの薄膜太陽電池モジュールを製造するにあたり、前記ガラス基板の切断もしくは面取り、または前記ガラス基板の周縁部に形成されている膜を研磨する縁研磨処理を行った後に、１ストリングあたり０．２〜２０Ｖの逆方向電圧を１０秒以内の時間印加する操作を複数回行う逆バイアス処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明において、太陽電池セルの膜面に機械的なダメージを加える処理としては、ガラス基板の切断（カットライン入れおよび折り割り）もしくはその後の水中での面取り（水切り工程を含む）、またはガラス基板の周縁部に形成されている膜を研磨する縁研磨処理（研磨剤の除去工程を含む）が挙げられる。
【０００９】
本発明の薄膜太陽電池モジュールの製造方法では、ガラス基板の周縁部に形成されている膜を研磨する縁研磨処理（研磨剤の除去工程を含む）、およびガラス基板の切断（カットライン入れおよび折り割り）と水中での面取り（水切り工程を含む）を行った後に逆バイアス処理を行うことが好ましい。
【００１０】
本発明において、縁研磨処理は、ダイアモンド刃などを回転させてグラインディングするか、またはブラスト処理によって行われる。
【００１１】
本発明において、逆バイアス処理は、１ストリングあたり０．２〜２０Ｖの逆方向電圧を１０秒以内の時間印加する操作を複数回行うことが好ましい。この場合、逆方向電圧は交流電圧でもよいし、直流電圧でもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、大面積のガラス基板を切断して小型の太陽電池モジュールを製造する際に、形成された太陽電池セルに対して逆バイアス処理を施した後に、ブラスト処理による縁研磨やガラス基板の切断を行うと、太陽電池モジュールの不良率が上昇する原因について検討した結果、以下のような結論に達した。
【００１３】
逆バイアス処理は、太陽電池セルに生じた短絡部に大電流を流して、短絡部を飛散させたり変質させたりすることにより電気特性を回復させる処理である。この処理により生じた短絡部の変質物質は、太陽電池セルの表面でささくれ立った状態で残存していると考えられる。この状態で、太陽電池セルの膜面に機械的なダメージを加える処理がなされると、変質物質が再びリーク個所に押し込まれて、回復した電気特性が再度低下すると推定される。
【００１４】
例えば、ガラス基板を切断（カットライン入れおよび折り割り）して小型太陽電池モジュールを切り出した場合、水中においてモジュールの４辺をグラインディングして面取りを行うが、この工程ではモジュールを固定するためにセル面にゴムベルトが押し付けられる。また、その後に水切りを行う際にモジュールのセル面にニップロールが接触する。このようにセル面に圧力が加わる工程を逆バイアス処理後に行うと、上述したように逆バイアス処理により生じた変質物質が再びリーク個所に押し込まれて、回復した電気特性が再度低下する。また、逆バイアス処理後にブラスト処理により縁研磨した後、研磨剤を除去する工程を行うと、モジュールのセル面が研磨剤によるダメージを受け、やはり変質物質が押し込まれて回復した電気特性が再度低下する。しかも、変質物質の押し込みによる電気特性の低下への影響は、大型の太陽電池モジュールよりも小型の太陽電池モジュールでより顕著に表れると推定される。
【００１５】
これに対して、本発明の方法では、透明電極層、光電変換半導体層および裏面電極層が積層された太陽電池セルの膜面に機械的なダメージを加える工程の後に逆バイアス処理を行うので、逆バイアス処理により生じた変質物質の押し込みによる電気特性の低下を避けることができる。
【００１６】
本発明では、成膜およびスクライブによる太陽電池セルの形成、縁研磨、ガラス基板の切断、逆バイアス処理、バスバー電極の形成、リード付け、封止、端子箱の取り付けという順序で薄膜太陽電池モジュールを製造することが好ましい。なお、逆バイアス処理後にも上述した変質物質が原因となる電気特性の低下を避けるために、逆バイアス処理後に洗浄して変質物質を除去し、かつその後の工程で太陽電池セルのセル面に極力圧力を加えないようにすることが好ましい。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１を参照して説明する。この実施例では、大面積のガラス基板を切断して４枚の小型サイズの薄膜太陽電池モジュールを製造する。
【００１８】
図１（Ａ）に示すように、９１０ｍｍ×４５５ｍｍの寸法を有し、ＳｎＯ2からなる透明電極層が形成されたガラス基板１を用意した。レーザー加工により透明電極層をスクライブした後、洗浄した。プラズマＣＶＤにより透明電極層上にアモルファスシリコン系の光電変換層を成膜した。レーザー加工により光電変換層をスクライブした後、洗浄した。スパッタリングにより光電変換層上に裏面電極層を成膜した。レーザー加工により光電変換層および裏面電極層をスクライブした後、洗浄した。このようにして、５０段のストリング状の太陽電池セル２を直列接続した構造を形成した（便宜上、図においてはストリング数が実際よりも少なく図示されている）。
【００１９】
次に、図１（Ｂ）に示すように、レーザー加工によりガラス基板１の長手方向で４分割するように、切断部に幅１０ｍｍのスクライブ線３を設けた。
【００２０】
次に、図１（Ｃ）に示すように、サンドブラストを用いて縁研磨処理を行い、ガラス基板の周縁部１ａに形成されている膜を５ｍｍ幅で研磨した後、研磨剤を除去した。
【００２１】
この時点で、逆バイアス処理を施し、太陽電池セルの短絡部を除去した。この逆バイアス処理では、隣り合う２つのストリング間に２Ｖ，４Ｖ，８Ｖ，２Ｖの逆バイアス電圧を印加する操作を全ストリングにわたって順次行った。
【００２２】
さらに、図１（Ｄ）に示すように、ダイヤモンドカッターを用い、切断部のスクライブ線３の中央でガラス基板１を切断して、４枚の小型太陽電池モジュール１０を作製した。次いで、それぞれの小型太陽電池モジュール１０を水中においてセル面にゴムベルトを押し付けた状態でグラインダーにかけ、モジュールの４辺をグラインディングして面取りした。その後、モジュールのセル面にニップロールが接触した状態で水切りを行った。
【００２３】
再びこの時点で、逆バイアス処理を施し、太陽電池セルの短絡部を除去した。この逆バイアス処理でも、上記と同様に、隣り合う２つのストリング間に２Ｖ，４Ｖ，８Ｖ，２Ｖの逆バイアス電圧を印加する操作を全ストリングにわたって順次行った。
【００２４】
以上の工程を５枚のガラス基板について行い、合計２０個の小型太陽電池モジュールを作製した。
【００２５】
上記の方法において、ブラスト処理を行う前（ブラスト前）、ブラスト処理を行った後（ブラスト後）、第１の逆バイアス処理を行った後（第１バイアス処理後）、ガラス基板の切断を行った後（切断後）、および第２の逆バイアス処理を行った後（第２バイアス処理後）に、太陽電池モジュールの電気特性を評価した。具体的には、太陽電池モジュールに対してＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2の光量で入射して、最大出力Ｐmax、開放端電圧ＶOC、短絡電流ＩSC、曲線因子（ＦＦ）を測定し、２０個の太陽電池モジュールの平均値を求めた。これらの結果を表１に示す。
【００２６】
表１から明らかなように、ブラスト処理後およびガラス基板の切断後にバイアス処理を行うことにより、太陽電池モジュールの電気特性が回復している。このように、大面積のガラス基板を切断して小型の太陽電池モジュールを製造する際には、太陽電池セルの膜面に圧力を加える処理を行った後に逆バイアス処理を行うことが収率向上の点で有効であることがわかる。
【００２７】
【表１】
Figure 0004495318
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、大面積のガラス基板を切断して小型の太陽電池モジュールを製造する際に、収率を向上できる方法を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法を説明するための斜視図。
【符号の説明】
１…ガラス基板
２…太陽電池セル
３…スクライブ線
１０…太陽電池モジュール

Claims (3)

  1. 大面積のガラス基板上にストリング状にスクライブされた透明電極層、光電変換半導体層および裏面電極層を順次形成して互いに直列に接続された複数の太陽電池セルを形成した後、ガラス基板を切断して所定のサイズの薄膜太陽電池モジュールを製造するにあたり、前記ガラス基板の切断もしくは面取り、または前記ガラス基板の周縁部に形成されている膜を研磨する縁研磨処理を行った後に、１ストリングあたり０．２〜２０Ｖの逆方向電圧を１０秒以内の時間印加する操作を複数回行う逆バイアス処理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。
  2. 大面積のガラス基板上にストリング状にスクライブされた透明電極層、光電変換半導体層および裏面電極層を順次形成して互いに直列に接続された複数の太陽電池セルを形成した後、ガラス基板を切断して所定のサイズの薄膜太陽電池モジュールを製造するにあたり、前記ガラス基板の周縁部に形成されている膜を研磨する縁研磨処理、および前記ガラス基板の切断を行った後に、１ストリングあたり０．２〜２０Ｖの逆方向電圧を１０秒以内の時間印加する操作を複数回行う逆バイアス処理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。
  3. 前記縁研磨処理を、グラインディングまたはブラスト処理によって行うことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
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