JPWO2017110620A1 - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
本太陽電池モジュールは、第一の基板と、第一の基板上に形成された発電部であって、光吸収層、及び光吸収層の上部に設けられた電極を含む発電セルと、発電セルに接続された接続用電極と、を有する発電部と、接続用電極に接続された配線と、接続用電極上に設けられ、発電セルと配線との間に位置する緩衝部材と、発電セルを封止する封止材と、封止材上に積層された第二の基板と、封止材の外側面を覆うように形成されたシール材と、を備え、封止材とシール材の界面は緩衝部材上に位置する。 The solar cell module includes a first substrate, a power generation unit formed on the first substrate, the power generation cell including a light absorption layer, and an electrode provided on the light absorption layer, and the power generation cell A power generation unit having a connection electrode connected to the connection electrode, a wiring connected to the connection electrode, a buffer member provided on the connection electrode and positioned between the power generation cell and the wiring, and a power generation cell. A sealing material to be sealed; a second substrate laminated on the sealing material; and a sealing material formed so as to cover an outer surface of the sealing material; an interface between the sealing material and the sealing material Is located on the cushioning member.
Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module.
太陽電池モジュールは、一般に、基板上の発電セル(光電変換部)が形成された面側に、カバーガラス等の保護部材をEVA等の透光性の封止材によって接着して形成される。更に、ブチルゴム等からなる遮光性のシール材が、封止材の外側面を覆うと共に、太陽電池モジュールの外縁部上で配線を封止する構造が採られる場合もある(例えば特許文献1)。 In general, a solar cell module is formed by bonding a protective member such as a cover glass with a light-transmitting sealing material such as EVA on the surface side on which a power generation cell (photoelectric conversion unit) on a substrate is formed. Furthermore, a structure in which a light-shielding sealing material made of butyl rubber or the like covers the outer surface of the sealing material and seals the wiring on the outer edge of the solar cell module may be employed (for example, Patent Document 1).
このようなシール材を備えた構成により、発電セルへの水分の侵入を低減し、太陽電池モジュールの耐湿信頼性を向上させている。 With the configuration including such a sealing material, moisture intrusion into the power generation cell is reduced, and the moisture resistance reliability of the solar cell module is improved.
しかしながら、上記特許文献1に開示されている太陽電池モジュールの構造の場合、封止材に温度勾配が加わった際の収縮により生じる応力が発電セルを構成する光吸収層と透明電極の界面に加わり、透明電極が剥離するおそれがある。又、太陽電池モジュールの構造によっては、透明電極とは反対側に位置する金属電極が剥離するおそれがある。又、遮光性のシール材がラミネート工程で押しつぶされて発電セルの上に重なると、発電性能の低下や、電流集中による局所的な温度上昇が懸念される。 However, in the case of the structure of the solar cell module disclosed in Patent Document 1, stress generated by contraction when a temperature gradient is applied to the sealing material is applied to the interface between the light absorption layer and the transparent electrode constituting the power generation cell. The transparent electrode may be peeled off. Further, depending on the structure of the solar cell module, the metal electrode located on the side opposite to the transparent electrode may be peeled off. In addition, when the light-shielding sealing material is crushed in the laminating process and overlaps the power generation cell, there is a concern that the power generation performance is deteriorated or the temperature rises locally due to current concentration.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、発電性能を低下させずに発電セルを構成する電極の剥離を抑制可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said point, and it aims at providing the solar cell module which can suppress peeling of the electrode which comprises a power generation cell, without reducing electric power generation performance.
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールは、第一の基板と、第一の基板上に形成された発電部であって、光吸収層、及び光吸収層の上部に設けられた電極を含む発電セルと、発電セルに接続された接続用電極と、を有する発電部と、接続用電極に接続された配線と、接続用電極上に設けられ、発電セルと配線との間に位置する緩衝部材と、発電セルを封止する封止材と、封止材上に積層された第二の基板と、封止材の外側面を覆うように形成されたシール材と、を備え、封止材とシール材の界面は緩衝部材上に位置する。 A solar cell module according to an embodiment of the present invention is a first substrate and a power generation unit formed on the first substrate, and includes a light absorption layer and an electrode provided on the light absorption layer. A power generation unit having a power generation cell, a connection electrode connected to the power generation cell, a wiring connected to the connection electrode, and a buffer provided on the connection electrode and positioned between the power generation cell and the wiring A member, a sealing material that seals the power generation cell, a second substrate laminated on the sealing material, and a sealing material that is formed so as to cover the outer surface of the sealing material. The interface between the material and the sealing material is located on the buffer member.
開示の技術によれば、発電性能を低下させずに発電セルを構成する電極の剥離を抑制可能な太陽電池モジュールを提供できる。 According to the disclosed technology, it is possible to provide a solar cell module capable of suppressing the peeling of the electrodes constituting the power generation cell without reducing the power generation performance.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description may be abbreviate | omitted.
[太陽電池モジュールの構造]
図1は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール10の概略平面図である。図2は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール10の概略断面図である。なお、図1において、図2に示す封止材14、第二の基板15、シール材16、及び緩衝部材17の図示は省略されている。[Structure of solar cell module]
FIG. 1 is a schematic plan view of a
図1及び図2を参照するに、太陽電池モジュール10は、第一の基板11と、発電セル12と、配線13と、封止材14と、第二の基板15と、シール材16と、緩衝部材17とを有している。
1 and 2, the
第一の基板11は、発電セル12等を形成する基体となる部分である。第一の基板11としては、例えば、青板ガラス(ソーダライムガラス)、低アルカリガラス、樹脂及び金属等を用いることができる。第一の基板11の厚さは、例えば、1.8mm程度とすることができる。
The 1st board |
発電セル12は、第一の基板11上に形成されている。発電セル12は、第一の基板11側から裏面電極121、光吸収層122、及び透明電極123が順に積層された構造である。発電セル12と、発電セル12の側部の第一の基板11上に設けられた接続用電極18とにより発電部が構成されている。
The
裏面電極121は、第一の基板11上に形成されている。裏面電極121としては、例えば、モリブデン(Mo)やモリブデンを少なくとも含む金属を用いることができる。裏面電極121は、所定方向に沿って設けられた分割溝12xにより分割されている。裏面電極121の厚さは、例えば、数10nm〜数μm程度とすることができる。なお、接続用電極18は、裏面電極121と同様の材料から形成することができる。又、接続用電極18は、裏面電極121と同様の厚さとすることができる。
The
光吸収層122は、p型半導体からなる層であり、裏面電極121上及び分割溝12x内に形成されている。光吸収層122は、所定方向に沿って設けられた分割溝12yにより分割されている。光吸収層122は、照射された太陽光等を光電変換する部分である。光吸収層122が光電変換することにより発生した起電力は、接続用電極18上に設けられた配線13から外部に電流として取り出すことができる。
The
例えば、配線13は、第一の基板11に設けられた孔20を介して裏面に導出され、図示しない端子ボックスを介して外部に電流が取り出される。
For example, the
光吸収層122としては、例えば、銅(Cu),インジウム(In),セレン(Se)からなる化合物や、銅(Cu),インジウム(In),ガリウム(Ga),セレン(Se),硫黄(S)からなる化合物やアモルファスシリコン等を用いることができる。前記化合物の一例を挙げれば、CuInSe2、Cu(InGa)Se2、Cu(InGa)(SSe)2等である。光吸収層122の厚さは、例えば、数μm〜数10μm程度とすることができる。As the
なお、光吸収層122の表面にバッファ層(図示せず)を形成してもよい。バッファ層は、光吸収層122からの電流の漏出を防止する機能を有する高抵抗の層である。バッファ層の材料としては、例えば、亜鉛化合物、硫化亜鉛(ZnS)、硫化カドミウム(CdS)、硫化インジウム(InS)等を用いることができる。バッファ層の厚さは、例えば、5〜50nm程度とすることができる。
Note that a buffer layer (not shown) may be formed on the surface of the
透明電極123は、n型半導体からなる透明な層であり、光吸収層122上及び分割溝12y内に形成されている。透明電極123としては、例えば、酸化亜鉛系薄膜(ZnO)やITO薄膜等を用いることができる。酸化亜鉛系薄膜(ZnO)を用いる場合には、硼素(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等をドーパントとして添加することにより、低抵抗化でき好適である。透明電極123の厚さは、例えば、数μm〜数10μm程度とすることができる。光吸収層122と透明電極123とは、pn接合を形成している。
The
光吸収層122及び透明電極123は、所定方向に沿って設けられた分割溝12zにより分割されている。分割溝12zにより分割された各部分は複数の発電セル12を構成している。所定の発電セル12の分割溝12y内に形成されている透明電極123は、分割溝12yを介して隣接する発電セル12の裏面電極121と電気的に接続されている。つまり、分割溝12zにより分割された複数のセルは、直列に接続されている。
The light absorbing
第一の基板11の発電セル12が形成されている面には、発電セル12の受光面側を封止する封止材14が設けられ、封止材14上には第二の基板15が積層されている。封止材14としては、例えば、エチレンビニルアセテート(EVA:Ethylene-vinyl acetate)樹脂やポリビニルブチラール(PVB:Polyvinyl butyral)樹脂等の透光性の材料を用いることができる。封止材14の厚さは、例えば、0.2〜1.0mm程度とすることができる。第二の基板15としては、例えば、厚さが0.5〜4.0mm程度の白板強化ガラス板等を用いることができる。
On the surface of the
第一の基板11の発電セル12が形成されている面の外縁領域には、配線13を被覆するシール材16が設けられている。言い換えれば、配線13は、例えば、シール材16内に通すことができる。
A sealing
シール材16は、第一の基板11の外縁領域と第二の基板15の外縁領域との間に、封止材14の外側面を覆うように形成され、第一の基板11と第二の基板15の互いに対向する面を接着している。シール材16としては、例えば、ブチルゴムやシリコーン系樹脂等を用いることができる。シール材16を設けることにより、発電セル12への水分等の侵入を低減し、太陽電池モジュール10の耐湿信頼性等を向上させることができる。
The sealing
緩衝部材17は、接続用電極18上に設けられ、平面視において(第一の基板11の法線方向から視て)、第一の基板11上の発電セル12と配線13との間に位置している。緩衝部材17は、発電セル12の端部(封止材14とシール材16の界面付近)の応力を緩衝する機能を備えている。封止材14とシール材16の界面は、緩衝部材17上に位置している。緩衝部材17は、層構成は発電セルと同様であるが、発電には寄与しない非発電セルである。緩衝部材17は、発電セル12に隣接して形成されている。
The
このように、太陽電池モジュール10では、第一の基板11上に緩衝部材17を設け、封止材14とシール材16の界面を緩衝部材17上に位置させている。
Thus, in the
例えば、封止材14とシール材16の界面が配線13上に位置したりすると、封止材14とシール材16の界面の近傍において封止材14の厚さが変化する(段差が生じる)ことになる。
For example, when the interface between the sealing
この場合、封止材14に温度勾配が加わった際の収縮具合が場所により異なることにより応力が生じ、光吸収層122と透明電極123との界面に応力が加わる。結果として、透明電極123が光吸収層122から剥離するおそれがある。
In this case, a stress is generated when the degree of shrinkage when the temperature gradient is applied to the sealing
これに対して、太陽電池モジュール10のように、封止材14とシール材16の界面を緩衝部材17上に位置させることにより、封止材14とシール材16の界面の近傍における封止材14の厚さがほぼ一定となる。これにより、封止材14に温度勾配が加わった際の収縮具合も、封止材14とシール材16の界面の近傍においてほぼ一定となるため応力が生じ難い。その結果、発電セル12の最上面を構成する透明電極123の光吸収層122からの剥離を防ぐことができる。
On the other hand, the sealing material in the vicinity of the interface between the sealing
又、太陽電池モジュール10では、封止材14とシール材16の界面が緩衝部材17上に位置しており、シール材16が発電セル12の上に重なることがないため、発電性能の低下や、電流集中による局所的な温度上昇を防ぐことができる。なお、電流集中による局所的な温度上昇とは、シール材16が発電セル12の上に重なった場合に、その部分の発電セルの抵抗値が上がるため、その部分以外の発電セルの抵抗値の低い部分に電流が集中的に流れて局所的に温度が上昇することである。
In the
又、特許文献1に開示されている太陽電池モジュールでは、ガラス基板のサイズを変えずに、シール材がラミネート工程で押しつぶされても発電セルの上に重ならないように発電セルと配線の位置を離すと、発電セルの面積が小さくなり、発電性能が低くなる。つまり、特許文献1に開示されている太陽電池モジュールでは、ガラス基板のサイズを変えずに、発電性能の低下を防ぐことができない。これに対して、本実施の形態に係る太陽電池モジュール10では、ガラス基板等である第一の基板11のサイズを変えずに、発電性能の低下を防ぐことができる。
In addition, in the solar cell module disclosed in Patent Document 1, the position of the power generation cell and the wiring is set so that the sealing material does not overlap the power generation cell even if the sealing material is crushed in the laminating process without changing the size of the glass substrate. When separated, the area of the power generation cell is reduced and the power generation performance is reduced. That is, the solar cell module disclosed in Patent Document 1 cannot prevent the power generation performance from being lowered without changing the size of the glass substrate. On the other hand, in the
[太陽電池モジュールの製造方法]
図3〜図5は、太陽電池モジュールの製造工程を例示する図である。まず、図3に示す工程では、周知の方法により、第一の基板11上に発電セル12、分割溝12x及び12yを形成する。なお、Bは、発電セル12の外縁領域を示している(以降、外縁領域Bとする)。[Method for manufacturing solar cell module]
3-5 is a figure which illustrates the manufacturing process of a solar cell module. First, in the process shown in FIG. 3, the
次に、図4に示す工程では、光吸収層122及び透明電極123を所定方向に沿って分割する分割溝12zを形成して発電セル12をパターニングすると共に、発電セル12の外縁領域Bに位置する光吸収層122及び透明電極123を除去する。これにより、分割溝12z内及び外縁領域Bに接続用電極18が形成され、発電セル12の外縁領域B側の接続用電極18の上面に緩衝部材17が形成される。緩衝部材17は、層構成は発電セルと同様であるが、発電には寄与しない非発電セルである。
Next, in the step shown in FIG. 4, the
光吸収層122及び透明電極123の除去は、例えば、YAGレーザ等を用い、パルス状のレーザ光を、除去したい領域の光吸収層122及び透明電極123に照射すればよい。或いは、レーザを用いずに、針等を用いて機械的に光吸収層122及び透明電極123を除去してもよい(メカニカルスクライブ)。
The
次に、図5に示す工程では、外縁領域Bに露出する接続用電極18の上面に、はんだ等を用いて配線13を接合する。配線13としては、例えば、銅からなる電極リボン等を用いることができる。
Next, in the process shown in FIG. 5, the
この後、第二の基板15の所定領域に封止材14及びシール材16を形成した構造体を、図5に示す構造体の所定領域に、第一の基板11及び第二の基板15を外側にして接着することにより、図1及び図2に示した太陽電池モジュール10が完成する。この際、封止材14とシール材16の界面が緩衝部材17上に位置するように接着することにより、発電セル12の最上面を構成する透明電極123の剥離を防ぐことができる。
Thereafter, the structure in which the sealing
以上の工程では、発電セル12のパターニング工程(分割溝12zを形成する工程)と緩衝部材17を形成する工程を兼ねることができるため、緩衝部材17を形成することによる太陽電池モジュール10の製造に要する時間の増加を防ぐことができる。
In the above steps, the patterning step of the power generation cell 12 (step of forming the dividing
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and replacements are made to the above-described embodiment without departing from the scope described in the claims. Can be added.
例えば、上記の実施の形態ではサブストレート構造の太陽電池モジュールについて説明したが、本発明はスーパーストレート構造の太陽電池モジュールにも適用可能である。なお、スーパーストレート構造の場合には、透明電極とは反対側に位置する金属電極が剥離するおそれを抑制することができる。 For example, although the substrate structure solar cell module has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to a super straight structure solar cell module. In the case of the super straight structure, it is possible to suppress the possibility that the metal electrode located on the side opposite to the transparent electrode is peeled off.
又、上記の実施の形態では、配線13を接続用電極18上に直接配置したが、接続用電極18上に緩衝部材17と離間した光吸収層122及び透明電極123を積層し、透明電極123上に配線13を配置してもよい。この場合、透明電極123は、分割溝12yを介して接続用電極18と接続されるため、透明電極123上の配線13も接続用電極18と接続される。
In the above embodiment, the
本国際出願は2015年12月24日に出願した日本国特許出願2015−252206号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願2015−252206号の全内容を本国際出願に援用する。 This international application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-252206 filed on December 24, 2015, and the entire contents of Japanese Patent Application No. 2015-252206 are incorporated into this International Application. .
10 太陽電池モジュール
11 第一の基板
12 発電セル
12x、12y、12z 分割溝
13 配線
14 封止材
15 第二の基板
16 シール材
17 緩衝部材
18 接続用電極
20 孔
121 裏面電極
122 光吸収層
123 透明電極DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第一の基板上に形成された発電部であって、光吸収層、及び前記光吸収層の上部に設けられた電極を含む発電セルと、前記発電セルに接続された接続用電極と、を有する発電部と、
前記接続用電極に接続された配線と、
前記接続用電極上に設けられ、前記発電セルと前記配線との間に位置する緩衝部材と、
前記発電セルを封止する封止材と、
前記封止材上に積層された第二の基板と、
前記封止材の外側面を覆うように形成されたシール材と、を備え、
前記封止材と前記シール材の界面は前記緩衝部材上に位置する、太陽電池モジュール。A first substrate;
A power generation unit formed on the first substrate, a light absorption layer, a power generation cell including an electrode provided on the light absorption layer, a connection electrode connected to the power generation cell, A power generation unit having
Wiring connected to the connection electrode;
A buffer member provided on the connection electrode and positioned between the power generation cell and the wiring;
A sealing material for sealing the power generation cell;
A second substrate laminated on the sealing material;
A sealing material formed so as to cover the outer surface of the sealing material,
The solar cell module, wherein an interface between the sealing material and the sealing material is located on the buffer member.
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