JP6744820B2 - 光電変換素子、それを備えた太陽電池モジュールおよび太陽光発電システム - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1による光電変換素子の構成を示す断面図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1による光電変換素子10は、半導体基板1と、反射防止膜2と、パッシベーション膜3と、n型非晶質半導体層4と、p型非晶質半導体層5と、電極6,7と、保護膜8とを備える。
図12は、実施の形態2による光電変換素子の構成を示す断面図である。図12を参照して、実施の形態2による光電変換素子100は、図1に示す光電変換素子10のn型非晶質半導体層4、p型非晶質半導体層5、電極6,7および保護膜8をn型非晶質半導体層101、p型非晶質半導体層102、絶縁膜103、電極104,105および保護膜106に代えたものであり、その他は、光電変換素子10と同じである。
図19は、実施の形態3による光電変換素子の構成を示す断面図である。図19を参照して、実施の形態3による光電変換素子200は、図1に示す光電変換素子10の反射防止膜2を反射防止膜201に代え、パッシベーション膜3をパッシベーション膜202に代えたものであり、その他は、光電変換素子10と同じである。
図20は、実施の形態4による光電変換素子の構成を示す断面図である。図20を参照して、実施の形態4による光電変換素子300は、図19に示す光電変換素子200のパッシベーション膜202、n型非晶質半導体層4、p型非晶質半導体層5、電極6,7および保護膜8をパッシベーション膜301,302、n型非晶質半導体層303、p型非晶質半導体層304、電極305,306および保護膜307に代えたものであり、その他は、光電変換素子200と同じである。
図26は、実施の形態5による光電変換素子の構成を示す断面図である。図26を参照して、実施の形態5による光電変換素子400は、図1に示す光電変換素子10の半導体基板1を半導体基板401に代えたものであり、その他は、光電変換素子10と同じである。
図29は、実施の形態6による光電変換素子の構成を示す断面図である。図29を参照して、実施の形態6による光電変換素子500は、図1に示す光電変換素子10の保護膜8を保護膜501に代えたものであり、その他は、光電変換素子10と同じである。
光電変換素子500において、ギャップ領域Gの幅、隣接する開口部501A間のピッチXおよび開口部501Aの開口幅Lを変えたときの光電変換素子500を備える太陽電池モジュールの歩留まりについて評価した。
図33は、防湿耐性試験の結果を示す図である。図33を参照して、iは、真性非晶質シリコンを表し、i/nは、真性非晶質シリコンおよびn型非晶質シリコンの積層膜を表し、i/SiNは、真性非晶質シリコンおよびシリコンナイトライドの積層膜を表す。
上述したように、光電変換素子500をモジュール化する際に、導電性接着剤または絶縁性接着剤を用いて光電変換素子500と配線シート70とを接合する工程があり、180℃、20分程度の加熱プロセスが存在する。
図34は、実施の形態7による光電変換素子の構成を示す断面図である。図34を参照して、実施の形態7による光電変換素子600は、図12に示す光電変換素子100の保護膜106を保護膜601に代えたものであり、その他は、光電変換素子100と同じである。
図36は、実施の形態8による光電変換素子の構成を示す断面図である。図36を参照して、実施の形態8による光電変換素子700は、図19に示す光電変換素子200の保護膜8を保護膜701に代えたものであり、その他は、光電変換素子200と同じである。
図37は、実施の形態9による光電変換素子の構成を示す断面図である。図37を参照して、実施の形態9による光電変換素子800は、図20に示す光電変換素子300の保護膜307を保護膜801に代えたものであり、その他は、光電変換素子300と同じである。
図38は、実施の形態10による光電変換素子の構成を示す断面図である。図38を参照して、実施の形態10による光電変換素子900は、図29に示す光電変換素子500の半導体基板1を半導体基板901に代えたものであり、その他は、光電変換素子500と同じである。
図39は、実施の形態11による光電変換素子の構成を示す断面図である。図39を参照して、実施の形態11による光電変換素子910は、図36に示す光電変換素子700に反射絶縁部材911を追加したものであり、その他は、光電変換素子700と同じである。
図44は、実施の形態12による光電変換素子の構成を示す断面図である。図44を参照して、実施の形態12による光電変換素子920は、図36に示す光電変換素子700に反射金属部材921と、絶縁部材922とを追加したものであり、その他は、光電変換素子700と同じである。
図45は、実施の形態13による太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。図45を参照して、実施の形態13による太陽電池モジュール920Mは、光電変換素子700と、配線シート930とを備える。
図48は、この発明の実施の形態による光電変換素子を備える光電変換モジュールの構成を示す概略図である。図48を参照して、光電変換モジュール1000は、複数の光電変換素子1001と、カバー1002と、出力端子1003,1004とを備える。
図49は、この発明の実施の形態による光電変換素子を備える太陽光発電システムの構成を示す概略図である。
図52は、この発明の実施の形態による光電変換素子を備える太陽光発電システムの構成を示す概略図である。
Claims (11)
- 半導体基板と、
前記半導体基板の一方の面に形成され、第1の導電型を有する第1の非晶質半導体層と、
前記半導体基板の一方の面に形成されるとともに前記半導体基板の面内方向において前記第1の非晶質半導体層に隣接して形成され、前記第1の導電型と反対の第2の導電型を有する第2の非晶質半導体層と、
前記第1の非晶質半導体層上に形成された第1の電極と、
前記第1の電極との間でギャップ領域を隔てて前記第2の非晶質半導体層上に形成された第2の電極と、
前記第1の電極の前記半導体基板と反対側の表面、前記第2の電極の前記半導体基板と反対側の表面、および前記ギャップ領域内の前記第1の非晶質半導体層の前記半導体基板と反対側の表面に接して形成されるとともに絶縁膜を含み、前記第1および第2の電極上に開口部を有する保護膜とを備え、
前記ギャップ領域は、前記半導体基板の面内方向において、前記第1の電極に隣接する前記第2の電極の前記第1の電極側の端と前記第1の電極の前記第2の電極側の端との間の領域であり、
前記保護膜は、無機絶縁膜と非晶質半導体層とを含む、光電変換素子。 - 前記保護膜は、前記第1の電極、前記第2の電極および前記ギャップ領域上に連続して形成されている、請求項1に記載の光電変換素子。
- 前記保護膜は、更に、前記半導体基板の周辺領域上に形成されている、請求項1または請求項2に記載の光電変換素子。
- 前記ギャップ領域に配置された反射部材を更に備える、請求項2に記載の光電変換素子。
- 前記反射部材は、前記ギャップ領域において前記保護膜に接して配置されている、請求項4に記載の光電変換素子。
- 前記保護膜は、
前記半導体基板側に配置され、非晶質半導体層からなる第1の保護層と、
前記第1の保護層に接して配置され、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸窒化膜のいずれかからなる第2の保護層とを含み、
前記反射部材は、前記第2の保護層に接して配置されている、請求項5に記載の光電変換素子。 - 前記開口部の幅は、20μm以上、かつ、前記電極の幅よりも小さい、請求項1に記載の光電変換素子。
- 前記第1の電極の幅は、前記第2の電極の幅と異なり、
幅が狭い方の前記電極上における前記開口部の幅は、幅が広い方の前記電極上における前記開口部の幅よりも広い、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光電変換素子。 - 前記第1の電極は、前記第1の非晶質半導体層の幅方向において、前記第1の非晶質半導体層のフラット領域と前記フラット領域の両側に配置された膜厚減少領域との上に配置され、
前記第2の電極は、前記第2の非晶質半導体層の幅方向において、前記第2の非晶質半導体層のフラット領域と前記フラット領域の両側に配置された膜厚減少領域との上に配置される、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光電変換素子。 - 請求項1に記載の光電変換素子と、
前記光電変換素子に含まれる半導体基板の一方の面側に設けられた第1および第2の電極にそれぞれ接続された第1および第2の配線部材と、
前記光電変換素子の面内方向において前記第1および第2の配線部材間に配置された反射部材とを有する配線シートとを備え、
前記配線シートの前記反射部材は、前記ギャップ領域において前記光電変換素子に接する、太陽電池モジュール。 - 請求項1に記載の光電変換素子と、
前記光電変換素子に含まれる半導体基板の一方の面側に設けられた第1および第2の電極にそれぞれ接続された第1および第2の配線部材と、
前記光電変換素子の面内方向において前記第1および第2の配線部材間に配置された反射部材とを有する配線シートとを備え、
前記配線シートの前記反射部材は、前記ギャップ領域において前記光電変換素子に接する、光発電システム。
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