CN101657909A - 太阳电池模块及太阳电池模块的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过提高光利用率、能够提高发电效率的太阳电池模块。密封材(202)为第1层(由于保护玻璃(201)与密封材(202)的折射率大致相同，因此在光学方面考虑为相同)、聚光膜(300)为第2层、反射防止层(104)为第3层、n型层(103)为第4层，而且各层的各折射率为，第1折射率n₁、第2折射率n₂、第3折射率n₃、第4折射率n₄，则n₁≤n₂≤n₃≤n₄成立，作为这些透光层中的一层的第2层的聚光膜(300)如上所述使入射光(205)的入射侧(300a)成为凹凸形状。

Description

太阳电池模块及太阳电池模块的制造方法

技术领域

本发明涉及太阳电池模块及太阳电池模块的制造方法，更详细来说，涉及高效率地将入射光导入太阳电池单元而提高发电效率的太阳电池模块及其制造方法。

背景技术

在下述非专利文献1中公开有以往的硅晶体系的太阳电池模块。参照图1的概略图(剖面图)说明以往的太阳电池模块。以往的太阳电池模块由太阳电池单元100、保护玻璃201、密封材(填充材)202、标记线203、背部薄膜204构成。

在入射光205所入射的一侧设置有保护玻璃(也称为封罩玻璃)201。作为保护玻璃201，注重耐冲击性而使用强化玻璃。在保护玻璃201中，为了提高接下来与所层压的密封材202的紧贴性，使单面201b为由压花(ェンボス)加工产生的凹凸形状。而且，该凹凸形状形成在内侧，即在图1中形成在保护玻璃201的下表面，且太阳电池模块的表面201a是平滑的。

密封材202通常是以乙烯-醋酸乙烯共聚物(ェチレンビニルァセテ一トコポリマ一)为主要成分的树脂，也称为填充材。密封材202密封太阳电池单元100。太阳电池单元100将经由保护玻璃201及密封材202导入的入射光205变换为电力。太阳电池单元100使用例如多晶硅基板或单晶硅基板。而且，在密封材202的所述入射侧的相反侧形成有背部薄膜204。

此外，在下述专利文献1中公开了如下结构的太阳电池模块：即使用昆虫眼(moth-eye)构造，减少反射损失而有效地将来自包括倾斜的所有角度的外部光摄入到太阳电池单元。昆虫眼(moth-eye)构造如下述非专利文献2所示，是通过形成微细的圆锥或三棱锥、四棱锥等的透明形状物来减少反射损失且高效地吸取外部光的技术。

非专利文献1：滨川圭弘编《太阳光发电》最新的技术和系统，2000年，株式会社CMC(シ一ェムシ一)

非专利文献2：丰田宏；“无反射周期构造”，光学，32卷8号489页(2003年)

专利文献1：特开2005-101513号公报

但是，在所述的以往的太阳电池单元中，由于太阳电池单元100和密封材202的折射率差大，因此存在由界面引起光反射而不能有效地利用光(入射光205)的问题。

此外，通常，作为太阳电池单元100的构造，为了具有将光关在里面的效果，通过在硅基板实施蚀刻处理，形成纹理构造。但是，开路电压V_oc在不形成纹理构造时比形成纹理构造时大。这是因为开路电压V_oc依赖于形成在太阳电池单元100的pn接合面积，且接合面积小的一方开路电压V_oc变高。即，在此前的高效率太阳电池单元中，由形成纹理构造产生的电流的增大量弥补并超过了开路电压V_oc的降低量。

发明内容

本发明鉴于所述情况，目的在于提供一种通过提高光利用率而能够提高发电效率的太阳电池模块及其制造方法。

此外，本发明以提供一种能够回避开路电压V_oc降低的太阳电池模块及其制造方法为目的。

本发明涉及的太阳电池模块为了解决所述课题，在层压含有多个透光层的构件，并响应于入射光而发电，

在从所述入射光的入射侧起，设所述多个透光层为第1层、第2层、…、第m层，而且设各层的折射率分别为第1折射率n₁、第2折射率n₂、…、第m折射率n_m时，n₁≤n₂≤…≤n_m成立，此外，这些透光层中的至少一层是使所述入射光的入射侧成为凹凸形状的聚光膜，其折射率为1.6～2.4。

在该太阳电池模块中，如下式(1)所示，在所述入射光的波长为400～1200nm中，优选所述聚光膜的标准化吸光度a的值为0.1以下。

$a[-/\mathrm{\μm}]=\frac{-{\log }_{10}\left(T\right)}{L}\·\·\·\·\left(1\right)$

其中，T为透过率、L为薄膜平均厚度(μm)。

此外，优选为，在将所述入射光变换为电力的太阳电池单元上且在所述透光膜与所述聚光膜之间，形成有与所述透光层中的一层相当的反射防止膜，并使所述聚光膜的折射率比所述太阳电池单元上的所述反射防止膜的折射率低。

此外，优选为，通过调整所述聚光膜的折射率与所述反射防止膜的折射率来提高所述聚光膜产生的对太阳电池单元的光导入效率。

此外，优选为，在所述聚光膜上放置所述入射光的入射侧成为凹凸形状的型膜，并使型膜的折射率比所述聚光膜的折射率小。

此外，优选为，所述聚光膜由含有钛四醇盐(titanium tetraalkoxide)的有机-无机混合组成物构成。

此外，优选为，作为将所述入射光变换为电力的太阳电池单元，使用以如下方式形成的太阳电池单元：即对利用机械加工进行切片而形成的具有粗糙表面的硅基板，进行主要为了将切片时受到损伤的表面部除去的蚀刻后，不积极地进行形成凹凸的处理。

此外，优选为，作为将所述入射光变换为电力的太阳电池单元，利用如下方式形成的太阳电池单元：即对利用机械加工进行切片而形成的具有粗糙表面的硅基板，使用含有0.25mol/l的氢氧化碱的水溶液进行主要为了将切片时受到损伤的表面部除去的蚀刻后，不积极地进行形成凹凸的处理。

此外，优选为，作为所述太阳电池单元的所述反射防止膜，使用由Si、N及H构成的折射率为1.8～2.7范围的氮化硅膜。

此外，优选为，作为所述反射防止膜所使用的所述氮化硅膜，利用以SiH₄和NH₃的混合气体为原料的等离子体CVD法，在所述混合气体流量比NH₃/SiH₄为0.05～1.0、反应室的压力为0.1～2Torr、成膜时的温度为300～550℃、用于等离子体放电的频率为100KHZ以上的条件下形成。

本发明涉及的太阳电池模块的制造方法为了解决所述课题，在通过层压含有多个透光层的构件并响应入射光而发电而成的太阳电池模块的制造方法中，具有：单元形成工序，其中在硅基板上至少形成防止入射光的反射的反射防止膜、正面电极及背面电极，从而形成太阳电池单元；模块形成工序，其中在由所述单元形成工序形成的太阳电池单元的所述反射防止膜上形成将所述入射光聚光的聚光膜，而且通过密封材密封所述太阳电池单元，而形成太阳电池模块，在所述模块形成工序中，使所述聚光膜的折射率比所述反射防止膜的折射率小，且比所述密封材的折射率大，从而形成所述太阳电池模块。

特别是本发明的重点是各层的折射率的关系，在所述专利文献1中，以聚光膜自身控制折射率而达成目的，并通过在氮化硅膜、氧化钛膜等的单元上无机膜中也控制折射率，从而能够进一步提高效果。

在本发明中，其特征在于，由于聚光膜起到将光封闭在其中的作用，因此不需要单元的纹理构造，而能够回避开路电压V_oc的下降。

根据本发明，能够提高太阳电池模块中的光利用率(发电效率)。而且，能够避免开路电压V_oc的下降。

附图说明

图1是的太阳电池模块的剖面图。

图2是本发明的最佳方式的太阳电池模块的剖面图。

图3是太阳电池单元的剖面图。

图4是表示将型膜放置在聚光膜上的状态的剖面图。

图5是表示将带有型膜的聚光膜贴在太阳电池单元上的太阳电池模块的结构的剖面图。

图6是表示在太阳电池单元贴附聚光膜的处理顺序的图。

图7是表示实施例一的硅太阳电池的制造工序的图。

图8是对在多晶硅太阳电池贴附聚光膜前后的反射率的波长依赖性进行评价的特性图。

图9是表示在实施例二的p型硅基板不形成纹理构造时的制造工序的图。

图10是作为实施例四表示聚光膜的形成方法的流程图。

图中：

100太阳电池单元

101p型硅基板

102纹理构造

103n型层

104反射防止层

201保护玻璃

202密封材

300聚光膜

301型膜

302聚光膜的底座部分

303聚光膜的凹凸部分

304PET薄膜

305半硬化状态的高折射率树脂组成物层

306pp薄膜

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的最佳方式。图2表示使用将硅基板作为材料的太阳电池单元的太阳电池模块的剖面。

该太阳电池模块是从入射光205的入射侧将透过保护玻璃201、密封材202、聚光膜300这所谓的多个透光层的入射光向太阳电池单元100导入而发电的太阳电池模块。此时的所谓透光层，表示结构，是具体的一个例子。作为另一个例子，能够在比保护玻璃201更靠前的位置设置玻璃表面反射防止膜。但是，在以往的太阳电池模块中，几乎没有玻璃表面反射防止膜，在本发明中也不是必需品。

图3是表示太阳电池单元100的详细的结构的剖面图。如图3所示，在太阳电池单元100的光入射侧贴附有聚光膜300。太阳电池100由p型硅基板101、n型层103、反射防止膜104、正面电极107、背面电极108、p+层109、所述聚光膜300构成。聚光膜300与反射防止膜104相接触。

太阳电池单元100是使用多晶硅基板或单晶硅基板的硅晶体系的太阳电池单元，使用例如厚度几百μm的p型硅基板101。在p型硅基板101的表面同样地形成有n型层103。

在n型层103的表面以同样的厚度形成有反射防止膜104。反射防止膜104防止由聚光膜300高效地聚光的入射光的无用的反射，使用由硅Si、氮N及氢H构成的折射率为1.8～2.7范围的氮化硅膜。膜厚的范围是70～90nm。作为反射防止膜104也可以使用氧化钛膜。

在反射防止膜104上形成表面电极用浆料，进一步在该正面电极用浆料形成正面电极107。

在反射防止膜104上贴附聚光膜300。聚光膜300形成为，如上所述，有规律地将多个微细的凸形状或凹形状的多角锥或圆锥铺满在单面侧300a。多角锥为大致相同形状。而且，圆锥也为大致相同形状。该单面侧300a形成在光入射侧(使入射光205入射)，而光入射侧的相反侧300b与太阳电池单元100的反射防止膜104接触。而且，也可以无间隙地迎合太阳电池单元100的表面的凹凸。

而且，将聚光膜300的折射率n₃设为1.6～2.4。为了反射损失少且高效地将从所有角度进入的外部光(入射光205)导入到太阳电池单元100内，必须使聚光膜300的折射率比密封材202的折射率高，且比太阳电池单元100上的反射防止膜104的折射率低，为1.6～2.4，优选1.8～2.2。

聚光膜300通过使用含有钛四醇盐(titanium tetraalkoxide)的有机-无机混合组成物来谋求高折射率。而且，聚光膜300有光硬化性。而且，聚光膜300是在PET等的基材薄膜中通过铸造法等成膜为薄膜状的薄膜。再者，由PP等的隔离薄膜覆盖。在对太阳电池单元100进行层压时，剥开PP等的隔离薄膜后放置在单元上，并利用真空层压进行层压。

聚光膜300的所述微细的凸或凹形状的多角锥或圆锥通过后述的型膜形成。如果概略地说明，则将以有规律且无间隙地铺满多个微细的凹部或凸部的方式形成的型膜放置在聚光膜300上，并再次使用真空层压，进行形状转印(転写)。此后，剥开型膜，通过UV照射使聚光膜300硬化。而且，也可以不除去型膜而在聚光膜300上进行层压。

再者，在与p型硅基板101的所述入射侧(表面侧)相反的背面侧形成有背面用铝浆料，并进一步在其上形成背面电极108。而且，在背面侧中，铝浆料中的铝与背面侧的硅反应而形成p+层，并形成改善发电能力的BSF(Back Surface Field)层109。

在使用图3所示的太阳电池单元100的图2所示的太阳电池模块中，如果例如将密封材202作为第1层(由于保护玻璃201与密封材202的折射率大致相同，因此在光学方面考虑为相同)、将聚光膜300作为第2层，将反射防止膜104作为第3层，将n型层103作为第4层，而且若将各层的各折射率设为第1折射率n₁、第2折射率n₂、第3折射率n₃、第4折射率n₄，则n₁≤n₂≤n₃≤n₄成立。作为这些透光层中的一层的第2层的聚光膜300，如上所述，使入射光205的入射侧300a为凹凸形状。详细来说，是以铺满多个微细的凸形状或凹形状的多角锥或圆锥的方式形成的聚光膜300。而且，关于聚光膜300，如上所述，将其折射率n₃设为1.6～2.4。

此外，聚光膜300由式(2)表示，在所述入射光的波长为400～1200nm中，标准化吸光度a的值为0.1以下。

〔数学式2〕

$a[-/\mathrm{\μm}]=\frac{-{\log }_{10}\left(T\right)}{L}\·\·\·\·\left(2\right)$

其中，T为透过率，L为薄膜平均厚度(μm)。

考虑图2及图3所示的太阳电池模块的制造。理想情况是，优选，所述各层的折射率分布连续，并从较浅的一方(在此，所谓浅是指从入射侧附加的所谓第1、第2…第m的编号中的较小编号)开始折射率渐次变高。但是，作为所述第3层的反射防止膜104及作为所述第4层的n型层103，由用于形成太阳电池单元100的单元工序(セル工程)形成。比其浅的层的保护玻璃201、密封材202及聚光膜300(第1及第2层)由模块工序形成。因此，横跨各层构件并得到连续的折射率分布在以往技术中是困难的。

在本发明中，通过互相最适合的平衡来调整由单元工序形成的反射防止膜104的折射率和由模块工序形成的聚光膜300的折射率。具体来说，使聚光膜300的折射率n₂低至反射防止膜的折射率n₃以下。如果在模块工序中使密封材(第1层)202的折射率n₁低到聚光膜(第2层)300的折射率n₂以下，则能够实现所述的n₁≤n₂≤n₃≤n₄。

可是，通过物理形状来实现连续的等价折射率的是昆虫眼(moth-eye)构造。但是，在非专利文献2中可知，这里所需的微细的锥形状是应导入光的波长量级(ォ一ダ一)。与此相对，本发明不需要如此微细的形状，现实的模具加工所允许的10μm以上也可以。这是因为如下缘故：即与其说是得到连续的等价折射率分布，倒不如说是利用通过用几何光学说明的光路及多重反射。

如此，本发明，特别是一种减少依赖于工序的模块层构造上的光学界面、以往技术的密封材-单元界面的反射损失，并增加对太阳电池单元100内的光导入量的发明。因此，本发明的最重要点在于，提供一种作为聚光膜300能够以比密封材202高的折射率最高效地对太阳电池单元100的pn接合部实现光导入的结构。更具体来说，通过聚光膜300和单元100上反射防止膜104的折射率控制，谋求最大化地实现由聚光膜300产生的光导入效果。

换言之，本发明的特征是可以从聚光膜300和太阳电池单元100的反射防止膜104双方来调整最适合的折射率的构成。例如，成为最外层(入射侧)的强化玻璃201、其下层的密封材202、太阳电池单元内部的n层103、p层101等，难以改变折射率。但是，通过作为它们的中间层的聚光膜300和反射防止膜104，可以调整折射率，容易实现所述的n₁≤n₂≤n₃≤n₄。

如果最简单地进行考虑，则如下所述。在此，由于保护玻璃201与密封材202的折射率大致相同，因此在光学方面考虑为相同(折射率n₁)。而且，如果聚光膜300的折射率为n₂、反射防止膜104的折射率为n₃、n型层103的折射率为n₄，则优选下式。

$n_2=\sqrt{\mathrm{}}\left(n_1{n}_3\right)$

$n_3=\sqrt{\mathrm{}}\left(n_2{n}_4\right)$

如果输入大致具体的数值，则从

计算出

接下来，关于为了在聚光膜300上以无间隙地多个铺满的方式形成微细的凹部或凸部而使用的薄膜进行说明。图4是表示将型膜301放置在聚光膜300上的状态的图。型膜301，是在聚光膜300的微细的凹或凸部侧300a无间隙地形成多个与该微细的凹部或凸部相补(无间隙、完全地吻合)而接合(接着)的微细的凸或凹部的薄膜，是形成聚光膜300的凹部或凸部的铸模(铸型)。

作为制造顺序，将型膜301放置在聚光膜300上，并使用真空层压进行形状转印。此后，剥开型膜301，并通过UV照射使聚光膜300硬化。

所述图2是除去型膜301并层压密封材202的结构。当然，使得不产生空隙而成为无间隙地填补聚光膜300的凹凸的状态。

此外，也可以不除去型膜301，而使用在聚光膜300上进行层压的带有型膜的聚光膜。

图5是将带有型膜301的聚光膜300贴附在太阳电池单元100上的太阳电池模块的结构图。使聚光膜300侧向太阳电池单元100侧层压。即，聚光膜300的单面无间隙地迎合太阳电池单元表面的凹凸，贴附在太阳电池单元100上，且不除去在聚光膜300的另一面300a的微细的凹部或凸部面中使用的型膜301，而进行层压。外观为带有平滑的型膜的聚光膜。在此使用的型膜301，是在聚光膜300的微细的凹部或凸部侧300a无间隙地形成多个与该微细的凹部或凸部相补(无间隙、完全地吻合)而接着的微细的凸部或凹部、并且其折射率比聚光膜300中的折射率n₂小的薄膜。

在本发明中，在聚光膜300的单面以铺满的方式无间隙地形成的多个微细的凹部或凸部，分别为微细的圆锥状或微细的多角锥状。在所述的非专利文献2的无反射构造中，顶角越窄越有利，但是在本发明中，由于将聚光膜密封于树脂中，并进一步接近太阳电池单元，因此情况不同。

为了将来自所有角度的入射光高效地导入太阳电池单元内，顶角越窄越有利，但是在聚光膜300与太阳电池单元100的界面存在反射损失时，如果顶角过窄则反射光会再次向外部泄漏。为了通过聚光膜300使反射光再次反射并顺利地返回太阳电池单元100，理想的顶角为90度。如果顶角为90度，则可以说是性能、加工精度方面最好的角度。

根据非专利文献2，底边的大小为所使用的最短波长除以该材料的折射率的值，作为例子，在折射率为2.0的情况下，在太阳电池单元中底边的大小为175nm左右。但是，为了得到如此微细的构造，加工方法也受到限制。

但是，在本发明中，不需要如此超微细的构造。在本发明使用的聚光膜300中，如图4所示，将该聚光膜300分成底座部分302和凹凸部分303而考虑。底座部分302由于需要迎合并填充太阳电池单元100的凹凸形状，因此厚度必须在凹凸以上。通常，在太阳电池单元100表面施行纹理构造，其深度为0～20μm。另一方面，在聚光膜300中作为本质的部分的、以有规则且无间隙地铺满的方式形成的微细凹部或凸部的高度，主要取决于加工方面的要求，为1～100μm。

此外，折射率为1.6～2.4的聚光膜，如上所述，由于必须迎合单元的凹凸并转印聚光膜原有的微细的凹凸形状，因此为半硬化状态的树脂组成物非常重要。作为聚光膜300，满足高折射率且形状转印性的材料是本发明的含有钛四醇盐(titanium tetraalkoxide)的有机-无机混合组成物。

即，以半硬化状态对太阳电池单元100进行真空层压，此时能够完全地填充单元凹凸。接下来剥开隔离薄膜，并对具有聚光膜本来的微细凹凸形状的型膜301，进一步进行真空层压、形状转印。此时可以剥开型膜301进行硬化，也可以原样附带型膜301进行硬化。在树脂组成物的硬化方法中，可以事先对该树脂组成物施加光硬化性，也可以施加热硬化性。

接下来，针对在太阳电池单元100贴附聚光膜300的处理顺序进行详细说明。图6是表示在太阳电池单元贴附聚光膜的处理顺序的图。作为聚光膜300，使用半硬化状态的高折射率树脂组成物305。

半硬化状态的高折射率树脂组成物305，是通过使用钛四醇盐(titanium tetraalkoxide)的有机-无机混合材料来实现高折射率化并进一步进行光硬化性的材料。如图6a所示，半硬化状态的高折射率树脂组成物305由PET薄膜304与PP薄膜(隔离薄膜)306所夹置。具体的制造处理顺序是对PET等的基材薄膜304通过铸造法在膜上进行制膜，再由PP等的隔离薄膜306所覆盖。

接下来，如图6b所示，在对太阳电池单元100进行层压时，在剥开PP等的隔离薄膜306后放置在太阳电池单元100上，并通过真空层压进行层压。

再者，如图6c及图6d所示，放置以有规律且无间隙地铺满微细凹部或凸部的方式形成的型膜301，再一次使用真空层压而进行形状转印。

并且，剥开型膜301并通过UV照射使聚光膜300硬化。这样，如果形状转印结束，则用光或热使半硬化状态的高折射率树脂组成物305硬化。也可以原样保留型膜301，并由保护玻璃201、密封材202、背部薄膜204夹持而进行模块化。

图6e表示从图6d的状态剥下型模301后的状态。也可以剥下型模301后由保护玻璃201、密封材202、背部薄膜204所夹持而进行模块化。

此时，如果单元的纹理构造的深度为10μm，型膜凹凸的深度为10μm，则层压前的聚光膜(半硬化状态的高折射率薄膜)的厚度至少为20μm。如果是上述说法，则需要聚光膜300的底座部分302为10μm，凹凸部303为10μm。在本发明中，虽然没有积极地形成纹理构造，但是在来自硅铸块(シリコンィンゴ_ット)的切片加工中，在很多表面都伴随有凹凸，因此底座部分302需要满足该凹凸的程度。

在此，对作为聚光膜300使用的类似于半硬化状态的高折射率树脂组成物305那样的有机-无机混合材料进行说明。

在本发明中，为了得到高折射率，使用溶胶-凝胶法形成有机-无机混合材料。溶胶-凝胶法中的必需成分是

(R¹)_nM-(OR²)_m

表示的金属醇盐，但是在本发明中，至少将

Ti-(OR)₄

表示的钛四醇盐(titanium tetraalkoxide)作为一部分而使用。需要补充的是，只要M是从Zn、Zr、Al、Si、Sb、Be、Cd、Cr、Sn、Cu、Ga、Mn、Fe、Mo、V、W及Ce选择的金属就可以。R是碳数1～10的R¹及R²与M多个结合，可以相同，也可以不同。n为0以上的整数，m为1以上的整数，n+m与M的价数相等。由溶胶-凝胶法得到有机-无机混合材料时，使用的金属醇盐可以是一种，也可以是多种。

在使用溶胶-凝胶法得到有机-无机混合材料中，通过在溶液状的树脂组成物中，添加金属醇盐、水及酸(或碱)催化剂，涂敷于基材，使溶剂飞溅并加热得到。但是，根据选择的金属醇盐的反应性，也有不需要水及/或酸(或碱)催化剂的情况。而且，加热温度也依赖于金属醇盐的反应性。在类似于Ti的高反应性的材料中，不需要水、催化剂，而加热温度也可以是100℃左右的温度。在本发明中，并不一定是(-M-O)的三维构造，只要能实现高折射率化就可以。特别是氧化钛的三维构造以在光催化剂中使用的方式而成为半导体。但是，该构造在光裂化方面不合适，因此为了敢于破坏三维构造，与其他的金属醇盐并用的方法是有效。

再者，型膜301(成为聚光膜的凸部形成的铸模的型膜)能够通过特开(日本)2002-225133号公报所记载的方法进行制作。具体的制作例如下所述。

以下，说明实施例。

(实施例1)

在本发明中使用的太阳电池单元只要是通常制造的太阳电池，无论什么样的方式都能发挥效力，但是对作为太阳电池模块用于谋求更高效率化的太阳电池单元100的构造并包含制造工序进行说明。

图7是硅太阳电池的剖面的概略图并将主要制造工序按照工序顺序表示为a～f。图7f是作为太阳电池单元100完成的状态。在图7中，101是p型硅基板、102是纹理构造、103是n型层、104是反射防止膜、105是正面电极用银浆料、106是背面电极用铝浆料、107是正面电极、108是背面电极、109是p+层。该p+层是在电极烧结时、改善发电能力的BSF(Back Surface Field)层。

接下来，根据图7说明制造太阳电池单元的工序顺序。现在量产最多的太阳电池单元是使用多晶硅基板或单晶硅基板的硅晶体系的太阳电池单元，使用厚度几百μm厚的p型硅基板的情况多。在以下的说明中，以p型的硅晶体系基板为例进行说明。

图7a表示p型硅基板101。在接下来的工序中，如图7b所示，以从铸造铸块进行切片(スラィス)时产生的硅表面的损坏层为例，用几wt％～20wt％的氢氧化钠或碳酸氢氧化钠除去10～20μm的厚度后，用在相同的低碱浓度液中添加IPA(异丙醇)后的溶液，进行各向异性蚀刻，并以使硅面突出的方式形成纹理构造102。

太阳电池单元通常类似于例如(日本)专利第3602323号所记载的方式通过在表面侧形成纹理构造而谋求高效率化。

接下来，在图7c中在三氯氧磷(ォキシ塩化リン)(POCl3)、氮、氧的混合气体氛围中、在800～900℃下进行数十分钟的处理而在前面表面同样地形成n型层103。在硅表面同样地形成的n型层103的薄膜电阻的范围为30～80Ω/mm²并能得到良好的太阳电池单元的电特性。此时，由于n型层103在基板表面整面形成，因此需要除去背面侧的n型层103。因此，例如，为了保护受光面侧n层，在用网板印刷法使高分子保护膜浆料附着并干燥后，在20wt％氢氧化钾溶液中浸泡几分钟而除去在硅背面等的所期望以外的硅表面上形成的n型层，并用有机溶剂除去保护膜。

再者，在图7d中在n型层103表面形成相同厚度的硅氮化膜的反射防止膜104。例如，在硅氮化膜中，根据以SiH4和NH3的混合气体为原料的等离子CVD法，在所述混合气体流量比NH₃/SiH₄为0.05～1.0、反应室的压力为0.1～2Torr、成膜时的温度为300～550℃、用于等离子的放电的频率为100KHZ以上的条件下，最适合的反射防止膜的折射率的范围是1.8～2.7，膜厚的范围是70～90nm。

接下来，在图7e中用网板印刷法使电极用浆料105附着并干燥。此时，在反射防止膜104形成有正面电极用浆料105。接下来，在背面侧中也与表面侧相同，使背面用铝浆料106印刷干燥。

接下来，图7f为烧制电极并作为太阳电池单元而完成的状态。如果在600～900℃的温度范围中烧制数分钟，则在表面侧，由于表银浆料中含有玻璃材料而使得作为绝缘膜的反射防止膜成为熔融状态，进一步硅表面一部分也成为熔融状态，在此期间银材料与硅形成接触部并凝固，并由此能够实现电接触。通过本现象能够确保正面银电极与硅的导通。另一方面，在背面侧中，铝浆料中的铝与背面侧的硅反应而形成p+层、并形成改善发电能力的BSF层。

通过至此叙述的方法，将聚光膜贴附在该状态的太阳电池单元上。

图8是对在多晶硅太阳电池贴附聚光膜前后的反射率的波长依赖性进行评价的图。表1与形成纹理构造的情况相关地表示聚光膜贴附前后的多晶硅太阳电池单元的I-V特性。通过贴附聚光膜，短路电流(J_sc)从32.22mA/cm²增加到32.78mA/cm²。

〔表1〕

〔表1〕

多晶硅太阳电池聚光膜贴附前后、纹理有无的I-V特性的比较

此外，如图8所示，反射率大幅度降低，太阳电池单元内的光的吸收增加，作为I-V特性，电流增大。开路电压(V_oc)随着电流的增加量也增加了一些。变换效率(E_ff)改善了0.3％。如上所述，通过将聚光膜300贴附在太阳电池单元100，确认到谋求了反射率的降低、并提高了太阳电池模块的变换效率。

(实施例2)

在未贴附聚光膜的状态的太阳电池单元的构造中，最高效率的构造是在正面侧形成纹理构造并使反射减少的构造。实施例1的说明表示了目前实现了高效率的太阳电池单元构造的聚光膜的效果。

接下来，以下的实施例2以贴附聚光膜为前提，对能够得到最高效率的太阳电池单元的情况进行说明。

图9中将在p型硅基板101不形成纹理构造时的制造工序按照工序顺序表示为a～f。图9f是作为太阳电池单元100而完成的状态。

图9a表示p型硅基板101。在接下来的工序中，如图9b所示，以从铸造铸块进行切片时产生的硅表面的损坏层为例，用几wt％～20wt％的氢氧化钠或碳酸氢氧化钠除去10～20μm的厚度。虽然在表面存在少许凹凸，但是比形成纹理构造的情况平坦。

接下来，在图9c中与所述图7c中相同，在三氯氧磷(POCl3)、氮、氧的混合气体氛围中、在800～900℃下进行几十分钟的处理而在前面表面同样地形成n型层103。此时，由于n型层103形成在基板表面整面，因此除去背面侧的n型层103。

再者，在图9d中与图7d同样地在n型层103表面形成相同厚度的硅氮化膜的反射防止膜104。接下来，在图9e中与图7e相同、用网板印刷法使电极用浆料105附着并干燥。此时，在反射防止膜104形成有正面电极用浆料105。接下来，在背面侧中也与表面侧同样地印刷背面用铝浆料106并干燥。

接下来，图9f是与图7f同样地烧制电极并作为太阳电池单元而完成的状态。如果在600～900℃的温度范围中经几分钟的烧制，则在正面侧中，因表面银浆料中含有的玻璃材料而使得作为绝缘膜的反射防止膜成为熔融状态，进一步硅表面一部分也为熔融状态，在此期间，银材料与硅形成接触部并凝固，由此能够进行电接触。利用本现象能够确保正面银电极与硅的导通。另一方面，在背面侧中，铝浆料中的铝与背面侧的硅反应而形成p+层，并形成改善发电能力的BSF层。如果通过至此叙述的方法将聚光膜贴附在该状态的太阳电池单元上，则能够以无纹理构造的大致平坦的形状完成太阳电池单元。

在使用多晶硅基板的情况下，在不贴附聚光膜的状态下，在表2表示由有无形成纹理构造而产生的I-V特性的比较结果。

〔表2〕

多晶硅太阳电池  纹理有无的I-V特性的比较

在该表2中，示出了形成有纹理构造的五个单元与没有形成纹理构造的五个单元的开路电压V_oc、电流J_sc、FF及E_ff的测量结果。

如表2所示，在不贴附聚光膜的状态下形成纹理构造时的J_sc大、V_oc小。有纹理构造的J_sc大。这也如上所述，是因为与无纹理构造的情况相比，反射率降低、且更多的光被吸收的缘故。另一方面，未形成纹理构造比形成纹理构造的V_oc大。V_oc是依赖于形成在太阳电池单元的pn接合面积，面积小的V_oc高。由于未形成纹理构造的面积小，因此V_oc变高。也即，是因为在此前的高效率太阳电池单元中，如表1所示由形成纹理构造引起的电流增大量弥补并超过了V_oc的降低量的缘故。

在此，使用聚光膜时，由于聚光膜具有反射防止效果，因此作为太阳电池单元的构造，可以不应用将光关在里面的构造而进行最适化。即，如所述表1所示，未形成明确的纹理构造的情况下的V_oc，能够比形成纹理构造的情况下的V_oc高。原理如上所述，是由于凹凸减少而引起的pn接合面积减少的缘故。

在所述表1表示了无纹理构造时的聚光膜贴附前后的I-V特性。短路电流J_sc增加，开路电压V_oc也随着短路电流J_sc的增加量而上升。并且，短路电流J_sc通过聚光膜的效果而形成纹理构造，并与贴附聚光膜的状态大致相同。其结果，在贴附聚光膜的状态下，未形成纹理构造的情况与形成纹理构造的情况相比，能够提高V_oc的上升量变换效率。

(实施例3)

到实施例2为止是使用多晶硅基板的情况，但是使用进一步进行了镜面研磨的单晶硅基板并确认了有无纹理构造的效果。在多晶硅的情况下，在进行除去切片的损伤层时的碱蚀刻时，残留有若干凹凸，但是在单晶硅基板中如果使用镜面的样式，则基板表面能够使用镜面，如果在基板中使用镜面的样式，则形成纹理构造时，能够形成大致理想的凹凸构造。因此，与多晶硅基板比较，在使用聚光膜的情况下，能够更显著地确认有无纹理构造的差别。太阳电池单元的制造工序与实施例1、2相同，而基板使用单晶硅基板的情况是相异点。

表3是比较使用单晶硅基板时的、有无纹理构造时的太阳电池单元的I-V特性的表。

〔表3〕

〔表3〕

多晶硅太阳电池  纹理有无的I-V特性的比较

与使用多晶硅基板的情况相同，形成纹理构造与未形成纹理构造的情况相比，V_oc降低，而J_sc大幅地增加，并弥补了V_oc的降低，从而能够实现高效率化。

此外，表4是形成聚光膜的情况。

〔表4〕

多晶硅太阳电池  纹理有无的I-V特性的比较

在此，也与多晶硅太阳电池单元的情况相同，与有无纹理构造无关地，J_sc大致相等，未形成纹理构造的V_oc高，并能够确认到谋求了高效率化。

(实施例4)

图10是表示聚光膜的形成方法的流程图。聚光膜的形成方法通过几个步骤形成。以下，关于聚光膜的形成(贴附)方法参照图10进行说明。

首先，在步骤S1对型膜用的感光性树脂组成物进行调制。将作为粘结剂树脂(A成分)的粘结剂树脂(ヒタロィド)HA7885(日立化成工业社制)：50重量份、作为架桥性单体(B成分)的架桥性单体(ファンクリル)FA-321M(日立化成工业社制)：50重量份、及作为光开始剂(C成分)的IRGACURE184(汽巴精化社制)：3.0重量份在有机溶剂的甲基-乙基甲酮中溶解，而作成清漆(感光性树脂组成物)。将该清漆在硅片上以成为约

的方式形成膜，用偏振光椭圆率测量仪测量的折射率为1.48。

接下来，在步骤S2制作型膜。在有效面积为155mm的方形(角)且无间隙地形成底边20μm、高10μm的四棱锥的金属模具上，滴下1～2滴的所述感光性树脂组成物，并将施行了50μm厚的两面易接合处理的聚对苯二甲酸乙酯(PET)薄膜(东洋纺社制、A-4300)放置在其上。以在树脂液和PET薄膜之间不进入气泡的方式用辊除去气泡，并从PET侧照射UV光。通过从金属模具剥开PET薄膜而得到凹形状的四棱锥型薄膜。

接下来，作为步骤S3，调制聚光膜用的高折射树脂组成物。在装备有搅拌机、温度计、冷却管及空气气体导入管的反应容器中导入空气气体后，装入二羟基丙烯酸乙酯：115份(羟基：1.0当量)、由1，9-壬二醇和2-甲基-1，8-辛二醇和碳酸二苯酯构成的聚碳酸酯二醇(可乐丽(株)制、商品名：PNOC-2000、数平均分子量：约2000)4000份(羟基：4.0当量)、对苯二酚单甲酯(和光纯药工业(株)制)0.5份、二丁基锡二月桂酸酯(东京精密化工(株)制、商品名：L101)5.0份、甲苯：4000份，升温到70℃后，在70～75℃间保温30分钟，将4，4’-二环己基酯甲烷二异氰酸酯(住友拜耳氨基甲酸乙酯(株)制、商品名：聚氨基甲酸酯类粘合剂W)650份(异氰酸酯基：5.0当量)及甲苯：300份的混合液体在70～75℃均匀滴下3小时，使其反应。滴下结束后，在70～75℃保温约5小时使其反应，在通过IR测量确认异氰酸酯消失之后，使反应结束。再者，加入光重合开始剂(ィルガキ_ュァ：igarcure)184(汽巴嘉基(株)制)30份、钛四醇盐(titanium tetraalkoxide)8000份、日立化成工业(株)制FA-712HM1600份、第一工业制药社制PET-3的3200份、二乙醇胺3000份并搅拌、溶解，得到氨基甲酸乙酯系UV硬化树脂组成物。

接下来，在步骤S4制作聚光(半硬化)薄膜。通过附件(ァプリケ一タ)将所述聚光膜用高折射的氨基甲酸乙酯系UV硬化树脂组成物涂敷在PET薄膜(基材)上，并使80～100℃的热风对流式干燥机通过，而干燥约10分钟，从而得到半硬化状态的薄膜。在涂膜上，作为隔离薄膜，用PP薄膜保护半硬化状态的薄膜。

接下来，在步骤S5形成聚光膜的凹凸形状。剥开所述聚光膜的隔离薄膜之后放置在太阳电池单元上，并使用真空层压器进行层压。进而剥开半硬化状态的薄膜基材即PET，并将所述型膜的凹凸面压入半硬化状态的薄膜，进一步通过真空层压，将微细的凹凸形状向半硬化状态的薄膜转印。再进一步通过曝光装置进行光照射，使薄膜硬化、成为聚光膜。真空层压器使用(日本)名机制作所制作的产品，层压、形状转印条件都是75℃、压力0.4MPa、时间45秒。曝光机在高压水银灯下，曝光条件为1000mJ/cm²。

Claims (11)

1、一种太阳电池模块，通过层压含有多个透光层的构件而成，并响应于入射光而发电，其特征在于，

在从所述入射光的入射侧起，设所述多个透光层为第1层、第2层、…、第m层，而且设各层的折射率分别为第1折射率n₁、第2折射率n₂、…、第m折射率n_m时，n₁≤n₂≤…≤n_m成立，此外，这些透光层中的至少一层是所述入射光的入射侧成为凹凸形状的聚光膜，其折射率为1.6～2.4。

2、根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，

在所述入射光的波长为400～1200nm时，如下式(3)所表示的所述聚光膜的标准化吸光度a的值为0.1以下。

$[a-/\mathrm{\μm}]=\frac{-{\log }_{10}\left(T\right)}{L}\·\·\·\left(3\right)$

其中，T为透过率，L为薄膜平均厚度(μm)。

3、根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，

在将所述入射光变换为电力的太阳电池单元上且在所述透光膜与所述聚光膜之间，形成有与所述透光层中的一层相当的反射防止膜，并使所述聚光膜的折射率比所述太阳电池单元上的所述反射防止膜的折射率低。

4、根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，

通过调整所述聚光膜的折射率与所述反射防止膜的折射率来提高所述聚光膜产生的对太阳电池单元的光导入效率。

5、根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，

在所述聚光膜上放置所述入射光的入射侧成为凹凸形状的型膜，并使型膜的折射率比所述聚光膜的折射率小。

6、根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，

所述聚光膜由含有钛四醇盐(titanium tetraalkoxide)的有机-无机混合组成物构成。

7、根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，

作为将所述入射光变换为电力的太阳电池单元，使用以如下方式形成的太阳电池单元：即对利用机械加工进行切片而形成的具有粗糙表面的硅基板，进行主要为了将切片时受到损伤的表面部除去的蚀刻后，不积极地进行形成凹凸的处理。

8、根据权利要求1所述的太阳电池模块，其特征在于，

作为将所述入射光变换为电力的太阳电池单元，利用如下方式形成的太阳电池单元：即对利用机械加工进行切片而形成的具有粗糙表面的硅基板，使用含有0.25mol/l的氢氧化碱的水溶液进行主要为了将切片时受到损伤的表面部除去的蚀刻后，不积极地进行形成凹凸的处理。

9、根据权利要求3所述的太阳电池模块，其特征在于，

作为所述太阳电池单元的所述反射防止膜，使用由Si、N及H构成的折射率为1.8～2.7范围的氮化硅膜。

10、根据权利要求9所述的太阳电池模块，其特征在于，

作为所述反射防止膜使用的所述氮化硅膜，利用以SiH₄和NH₃的混合气体为原料的等离子体CVD法，在所述混合气体流量比NH₃/SiH₄为0.05～1.0、反应室的压力为0.1～2Torr、成膜时的温度为300～550℃、用于等离子体放电的频率为100KHZ以上的条件下形成。

11、一种太阳电池模块的制造方法，太阳电池模块通过层压多个含有透光层的构件而成，并响应于入射光而发电，所述制造方法的特征在于，

具有：

单元形成工序，其中在硅基板上至少形成防止入射光的反射的反射防止膜、正面电极及背面电极，从而形成太阳电池单元；

模块形成工序，其中在由所述单元形成工序形成的太阳电池单元的所述反射防止膜上形成将所述入射光聚光的聚光膜，而且通过密封材密封所述太阳电池单元，而形成太阳电池模块，

在所述模块形成工序中，使所述聚光膜的折射率比所述反射防止膜的折射率小，且比所述密封材的折射率大，从而形成所述太阳电池模块。

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