DE69534938T2

DE69534938T2 - Photovoltaisches Bauelement und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69534938T2
Application number: DE69534938T
Authority: DE
Inventors: c/o Canon K.K. Hirofumi Ohta-ku Ichinose; c/o Canon K.K. Akio Ohta-ku Hasebe; c/o Canon K.K. Tsutomu Ohta-ku Murakami; c/o Canon K.K. Satoshi Ohta-ku Shinkura; c/o Canon K.K. Yukie Ohta-ku Ueno
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1995-11-03
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2015-11-04
Also published as: CN1235293C; EP1394862A2; JPH08236796A; CA2161932A1; US5861324A; CN1437270A; DE69534938D1; US5681402A; CN1110860C; CA2161932C; KR100325952B1; AU3661095A; EP0710990B1; US6472594B1; AU694272B2; EP1394862A3; CN1131824A; JP2992464B2; EP0710990A2; EP0710990A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen beschichteten Draht für eine Kollektorelektrode, ein photovoltaisches Element für eine Solarzelle, einen Photosensor und anderes sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Verwandter Stand der Technik
Man erwartet, dass Solarzellen unter Einsatz von photovoltaischen Elementen eine alternative Energiequelle für die existierende Energieerzeugung von Verbrennungsenergieerzeugung und hydroelektrischer Energieerzeugung darzustellen und so die Probleme dieser herkömmlichen Energieerzeugung lösen. Insbesondere wurden verschiedene Untersuchungen an amorphen Siliziumsolarzellen gemacht, da die Zellen mit relativ geringen Kosten hergestellt werden können und als großflächigere Elemente als Solarzellen unter Verwendung von kristallinen Solarzellelementen hergestellt werden können. Die Verbesserung der photoelektrischen Umwandlungseffizienz von amorphen Siliziumsolarzellen ist eines von wichtigen Problemen zur Kommerzialisierung der amorphen Siliziumsolarzellen. Intensive Studien wurden vorgenommen zur Lösung der Probleme, wie sie nachstehend gezeigt sind.
Die Struktur von amorphen Silizium-Solarzellelementen ist bekannt, in der eine rückwärtige Elektrode, Halbleiterschicht und Einfallsoberflächenelektrode in dieser Reihenfolge auf ein leitfähiges Substrat wie eine Edelstahlplatte laminiert sind. Die Einfallsoberflächenelektrode wird beispielsweise aus transparenten leitfähigen Oxiden hergestellt.
Ferner wird eine einen feinen metallischen Draht aufweisende Kollektorelektrode auf die vorstehend erwähnte Einfallsoberflächenelektrode angeordnet, um die erzeugte Elektrizität zu sammeln. Die vorstehend erwähnte Kollektorelektrode ist auf der Lichteinfallsoberfläche vorgesehen; folglich reduziert sie die effektive Erzeugungsfläche der Solarzelle. Der Flächenverlust wird Schattenverlust genannt. Aus diesem Grund wird die vorstehend erwähnte Kollektorelektrode üblicherweise in einer feinen Kammform hergestellt. So ist die Form der Kollektorelektrode normalerweise eher fein und langgestreckt und die Auswahl von Materialien und die Auslegung der Querschnittsform müssen so vorgenommen werden, dass der elektrische Widerstand klein ist.
Eine Sammelschienenleiter-Elektrode (Bus bar-Elektrode) genannte Elektrode wird auf der Oberfläche der vorstehend erwähnten Kollektorelektrode gebildet, um den von der Kollektorelektrode gesammelten elektrischen Strom zu sammeln. Die Bus bar-Elektrode wird aus metallischem Draht hergestellt, der dicker ist als der Draht der Kollektorelektrode.
Nun wird die gegenwärtige Situation der Forschung zur Minimierung des Schattenverlustes und des Verlustes durch elektrischen Widerstand und zur Verbesserung der Umwandlungseffizienz von Solarzellen, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, erklärt.
Materialien mit geringem spezifischem Widerstand wie Silber (1,62 × 10^–6 Ωcm) oder Kupfer (1,72 × 10^–6 Ωcm) werden für die vorstehend erwähnte Kollektorelektrode verwendet, um den Schattenverlust und den Verlust an elektrischem Widerstand zu reduzieren.
Vakuumverdampfung, Plattierung und Siebdruck werden verwendet als Verfahren zur Bildung der Kollektorelektrode.
Das Vakuumverdampfungsverfahren besitzt Probleme wie geringe Sedimentation, geringer Durchsatz verursacht durch die Verwendung des Vakuumverfahrens und die Notwendigkeit der Maskierung zur Bildung des linearen Musters und die Maskierung ergibt auch einen Verlust an Metall, Sediment auf dem maskierten Bereich. Das Problem des Siebdrucks ist die Schwierigkeit zur Bildung einer Elektrode mit geringem Widerstand.
Der spezifische Widerstand mit dem geringsten Widerstand von leitfähiger Paste ist beispielsweise 4,0 × 10^–5 Ωcm, dieser Wert ist eine Größenordnung höher als der von reinem Silber in Masse, das bedeutet, der Widerstand der Paste ist um eine Größenordnung größer als der des Silbers. Die folgenden drei Verfahren werden verwendet, um den Widerstand ohne Flächenreduktion der Kollektorelektrode unter Verwendung eines derartigen Materials zu reduzieren.

(a) Erhöhung der Dicke der Elektrode. In diesem Fall ist die praktisch verwendbare obere Grenze der Dicke 10 μm bis 20 μm. Wenn diese Dicke der Elektrode zur Bildung einer beispielsweise mehr als 10 cm langen Kollektorelektrode verwendet wird, ist es erforderlich, die Breite der Elektrode mit mehr als 200 μm herzustellen, um den elektrischen Widerstandsverlust klein zu halten und das Längenverhältnis (Verhältnis von Dicke zu Breite) wird ein kleiner Wert wie 1:10 und der Schattenverlust wird größer.
(b) Eine Kollektorelektrode, die hergestellt wird durch Beschichten eines metallischen Drahtes mit einem ein leitfähiges Teilchen enthaltenden Polymer wird vorgeschlagen in USP 4,260,429 und USP 4,283,591. Der Querschnitt der in der USP 4,260,429 vorgeschlagenen Kollektorelektrode ist in 1A gezeigt. In dieser Figur ist das Bezugszeichen 101 ein metallischer Draht und das Bezugszeichen 102 eine beschichtete Schicht, hergestellt aus dem leitfähigen Polymer. Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass selbst die lange Elektrode, die unter Verwendung des Kupferdrahtes hergestellt wird, einen geringen elektrischen Widerstandsverlust aufweist und der Schattenverlust auch klein ist, da das Längenverhältnis auf einen kleinen Wert wie 1:1 eingestellt werden kann. Die Sicherheit der in der USP 4,260,429 vorgeschlagenen Kollektorelektrode ist, dass der Draht mit einem einfachen Verfahren unter Verwendung eines leitfähigen Haftmittels befestigt werden kann. Ein Verfahren zur Vermeidung von physikalischem Kontakt zwischen der metallischen Elektrode und der Cu₂S-Schicht wird in USP 4,283,591 vorgeschlagen und dieses Verfahren stellt die Vermeidung der metallischen Kupferabscheidung bereit.

Jedoch besitzen diese Vorschläge folgende Probleme.
(1) Der Fall der USP 4,260,429.

A) Folgende Probleme wurden bei einem Langzeit-Belichtungstest oder bei Temperatur-Feuchtigkeitstests herausgefunden, indem ein Kurzschluss zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode in einem fehlerhaften Teil wie einem Nadelloch oder Kurzschluss gebildet wird; geringe Umwandlungseffizienz resultiert aus dem geringen Nebenschlusswiderstand, und ergibt leicht eine schlechte Ausbeute. Experimente durch die vorliegenden Erfinder zeigten, dass die Probleme von der elektrochemischen Reaktion herrühren, in der die Ionenkomponente des vorstehend erwähnten metallischen Drahts durch das leitfähige Polymer diffundiert und das vorstehend erwähnte Halbleiterelement erreicht.
B) Die Elektrode, die in der USP 4,260,429 offenbart ist, schlägt gute Elektroleitfähigkeit zwischen dem metallischen Draht und dem Halbleiterelement vor und die Lösung des Problems des Auftretens von Schwierigkeiten durch die elektrochemische Reaktion zwischen dem metallischen Draht und dem Halbleiterelement tritt nicht auf.
C) Die in der USP 4,260,429 offenbarte Elektrode besitzt ein Problem, dass Bereiche der Elektrode nicht ausreichende Bindungsstärke aufweisen können. In manchen Fällen hatte der Guss von metallischem Material fast keine ausreichende Bindungsstärke, wenn die Haftverbindung zwischen dem Solarzellsubstrat und dem metallischen Gussmaterial der Kollektorelektrode erforderlich war.
D) Nicht nur anfängliche Bindungskraft sondern konstante Bindungskraft zwischen der Elektrode und der Solarzelle ist erforderlich, wenn die Solarzelle in offener Atmosphäre unter harten Bedingungen verwendet wird. Die die vorstehend erwähnte Elektrode verwendende Solarzelle besaß ein Problem, dass der serielle Widerstandsanstieg und die Abnahme der Umwandlungseffizienz, verursacht durch die Verschlechterung der Bindungsstärke während des Temperatur-Feuchtigkeitstests und des Wärmewiderstandstests als beschleunigter Test auftrat.
E) Einige Probleme des Ablösens wurden auf der Solarzelle beobachtet, verursacht durch das Fehlen von anfänglicher Bindungsstärke zwischen dem Solarzellsubstrat und dem metallischen Gussmaterial und auch durch Verschlechterung der Bindungsstärke zwischen dem Zellelement, dem metallischen Draht und der Beschichtungsschicht, die durch die Feuchtigkeit und Temperatur beeinträchtigt wurde.
F) Die Solarzelle wurde leicht durch die Feuchtigkeit beeinträchtigt, da die feste Beschichtungsschicht nicht als Beschichtungsfilm gebildet wurde.
G) Es ist wünschenswert, dass die beschichtete Drahtelektrode offline hergestellt werden kann und aus dem Lagerungszustand heraus verwendet werden kann, jedoch besaß die vorstehend erwähnte Elektrode bei Verwendung eines wärmehärtenden Harzes ein Problem, in dem es schwierig war, ausreichende Bindungsstärke zu erhalten, wenn sie auf der Solarzelle gebildet wurde, da die Härtungsbeschleunigung des Polymers nach dem Trocknen schwierig zu steuern war. Ferner gab es keine Maßnahme der Auswahl des Härtungsmittels zur Härtung des wärmehärtenden Harzes und eine relativ lange Härtungszeit war erforderlich.
H) Wenn lediglich ein thermoplastisches Harz verwendet wurde, trat Verformung der Elektrode durch die Thermohysterese während des Laminierungsverfahrens nach der Bildung der Elektrode auf und die folgenden Probleme wurden beobachtet wie Änderung der Linienbreite, teilweise Ablösung und Positionsversatz der Elektrode.
I) Für die in offener Atmosphäre verwendete Solarzelle ist es erforderlich, dass keine Änderung der Bindungsstärke zwischen der Elektrode und dem Solarzellelement auftritt, selbst wenn sie langfristig unter harten Bedingungen verwendet wird. Die die vorstehend erwähnte Elektrode verwendende Solarzelle besaß ein Problem, dass der Anstieg des seriellen Widerstands und die Abnahme der Umwandlungseffizienz, verursacht durch die Verschlechterung der Bindungsstärke während des Langzeittests in offener Umgebung oder während des Temperatur-Feuchtigkeitstests als beschleunigter Test verursacht wurde.

(2) Der Fall der USP 4,283,591.

A) Obwohl die Idee der Vermeidung von physikalischem Kontakt zwischen der metallischen Elektrode und der Halbleiterschicht offenbart wurde, wurde die Lösung des Problems, bei dem das metallische Ion langsam durch das leitfähige Polymer diffundiert und Schwierigkeiten verursacht, nicht vorgeschlagen.
B) Die in dieser Erfindung vorgeschlagene Elektrode besaß die Möglichkeit, dass der metallische Draht das Solarzellensubstrat als Ergebnis des Bruchs der vorstehend erwähnten Beschichtungsschicht während des thermischen Kröpfverfahrens kontaktieren kann. Eine konkrete Gegenmaßnahme dieses Problems ist nicht vorgeschlagen.
C) Der Vorschlag besitzt Einschränkungen bei der Elektrodenbildung, da der Ablauf kein Trocknungsverfahren enthält und der beschichtete Draht nicht aufbewahrt werden kann.

(3) Der Fall der USP 4,260,429 und USP 4,283,591.

A) Jeder Vorschlag besitzt das Problem, dass es schwierig ist, eine Beschichtungsschicht mit gleichmäßiger Dicke und stabiler guter elektrischer Leitfähigkeit bereitzustellen.
B) Kurzschluss zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode wird gebildet, wenn die Beschichtungsschicht ein Nadelloch aufweist, das einen ausreichenden Leckstrom induziert. Folglich wird der Nebenschlusswiderstand verringert, es ergibt sich eine geringere Umwandlungseffizienz und die Ausbeute wird verringert.
C) Die in der Erfindung vorgeschlagene Elektrode besitzt die Möglichkeit, dass der metallische Draht das Solarzellensubstrat kontaktieren kann und bei Verwendung im Außenbereich wurde ein ausreichender Effekt der Wanderung und der Nebenschlusssperrung nicht erhalten.

(4) Der Fall der USP 5,084,104.

A) Kurzschluss zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode wird gebildet, wenn eine amorphe Silikonsolarzelle verwendet wird, die einen fehlerhaften Teil wie ein Nadelloch oder Kurzschluss aufweist und es ergibt sich geringe Umwandlungseffizienz aus dem geringen Nebenschlusswiderstand und es wird oft eine schlechte Ausbeute erhalten.
B) Der serielle Widerstand der Elektrode, welche mit dem leitfähigen Haftmittel beschichtet wird, erhöht sich durch die Thermohysterese aufgrund der Lösung oder des Erweichens der Elektrode, verursacht durch das Eindringen des Lacklösungsmittels.
C) Der serielle Widerstand des photovoltaischen Elements erhöht sich und die Umwandlungseffizienz verringert sich, wenn es in mit einem Test in offener Atmosphäre oder einem Temperatur-Feuchtigkeitstest als beschleunigter Test untersucht wird.

Die GB-A-945,834 richtet sich auf die Beschichtung von Drähten, welche mit einer Emaillebeschichtung versehen sind, bestehend aus einer Vielzahl von Schichten aus Ölharz-Materialien, Epoxid-Harzzusammensetzungen oder Acrylpolymeren und Polyimid-Harzzusammensetzungen. Als eine Ausführungsform werden Epoxyemaillen offenbart, welche komplexe Zusammensetzungen von hochmolekulargewichtigen Epoxyharzen und schmelzbaren Kondensaten sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kollektorelektrode bereitzustellen, die herausragende Lagerungsfähigkeit, Haftkraft und Widerstand gegenüber einer Leckage aufgrund Feuchtigkeit besitzt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein photovoltaisches Element bereitzustellen, das hohe anfängliche Charakteristik und Langzeit-Zuverlässigkeit besitzt unter Verwendung der vorstehend erwähnten Kollektorelektrode und einen Kurzschluss zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode vermeiden kann, das Eindringen des Lacklösungsmittels in die mit dem leitfähigen Haftmittel beschichtete Elektrode vermeiden kann und den Anstieg des seriellen Widerstands vermeiden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren bereitzustellen, das das photovoltaische Element mit hoher Ausbeute und in stabilem Betrieb herstellen kann.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein photovoltaisches Element mit einer Struktur, wie sie in Anspruch 15 definiert ist, bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein beschichteter Draht für eine Kollektorelektrode bereitgestellt, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines photovoltaischen Elements bereitgestellt, wie es in Anspruch 20 definiert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A und 1B sind schematische Querschnittsansichten, die die Zusammensetzung einer Kollektorelektrode erläutern, die mit einer Beschichtungsschicht auf dem metallischen Draht gemäß der Erfindung versehen ist.
Die 2A, 2B und 2C sind schematische Querschnittsansichten, die die Zusammensetzung einer Kollektorelektrode mit einer Vielzahl von Beschichtungsschichten und die Befestigungsbedingung der Kollektorelektrode auf einem Substrat erläutern.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Drahtbeschichtungsvorrichtung erläutert, die zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kollektorelektrode verwendet wird.
4A, 4B und 4C sind schematische Querschnittsansichten, die die Zusammensetzung einer Solarzelle des amorphen Siliziumtyps gemäß der Erfindung erläutern.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Zusammensetzung einer Solarzelle des einkristallinen Siliziumtyps gemäß der Erfindung erläutert.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Zusammensetzung einer Solarzelle des polykristallinen Siliziumtyps gemäß der Erfindung erläutert.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Zusammensetzung einer Dünnfilm-Solarzelle des polykristallinen Siliziumtyps gemäß der Erfindung erläutert.
8A und 8B sind schematische Draufsichten, die die Zusammensetzung einer Solarzelle erläutern, die ein Beispiel des photovoltaischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Zusammensetzung eines Moduls von photovoltaischen Elementen unter Verwendung einer Kollektorelektrode mit Zweischichtbeschichtung gemäß der Erfindung erläutert.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Zusammensetzung eines Moduls von photovoltaischen Elementen unter Verwendung einer Kollektorelektrode mit einer Beschichtung aus zwei oder drei Schichten gemäß der Erfindung erläutert.
11 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Zusammensetzung eines Moduls von photovoltaischen Elementen unter Verwendung einer Kollektorelektrode mit einer Dreischichtbeschichtung gemäß der Erfindung erläutert.
12 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem spezifischen Volumenwiderstand und der Umwandlungseffizienz in einem Modul von photovoltaischen Elementen gemäß der Erfindung zeigt.
13 ist eine schematische Draufsicht, die die Zusammensetzung eines weiteren Moduls von photovoltaischen Elementen unter Verwendung einer Kollektorelektrode mit der Beschichtungsschicht gemäß der Erfindung erläutert.
14 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen den Dampfzyklen und dem seriellen Widerstand für ein Modul von photovoltaischen Elementen gemäß der Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Gemäß den von den Erfindern durchgeführten Experimenten wurde gefunden, dass das Problem, das sich bei Bildung der bestehenden Kollektorelektrode während des Verfahrens nach dem Beschichten und Trocknen des Drahtes in Umgebungen mit Anwesenheit von Licht und Feuchtigkeit ergibt, durch die elektromotorische Kraft verursacht ist, die auf die Kollektorelektrode ausgeübt wird und dadurch die Diffusion von Ionen von dem Metalldraht in die leitfähige Harzschicht mit sich bringt. Es wurde auch gefunden, dass das Problem des Nebenschlusses bei der bestehenden Kollektorelektrodenbildung durch die Möglichkeit verursacht wird, dass der Metalldraht die Halbleiterschicht oder den transparenten leitfähigen Film kontaktieren kann, da die leitfähige Harzbeschichtung lediglich aus einer Schicht bestand. Mit anderen Worten ist es nicht möglich, mit der existierenden Kollektorelektrode zu verhindern, dass der Metalldraht direkt die Halbleiterschicht kontaktiert ohne Einschluss von leitfähigem Harz während des Thermokompressionsbindungsverfahrens und daher wurde gefunden, dass der Kontakt der fehlerhaften Fläche und des Drahtes die Ursache der anfänglichen Ausbeuteabnahme ist. Zusätzlich haben wir entdeckt, dass selbst bei Vermeidung eines derartigen Kontakts die Metallionendiffusion während des tatsächlichen Gebrauchs auftrat, da kleine Poren in dem leitfähigen Harz ebenso wie Feuchtigkeit und Ionenpermeabilität des Harzes selbst auftraten. Wir haben auch entdeckt, dass das Problem der Langzeit-Abhängigkeit der Verschlechterung der Leitfähigkeit des leitfähigen Harzes zuzuschreiben war, verursacht durch die Oxidation der Metalldrahtoberfläche (bestehend aus Kupfer etc.) welche durch Eindringen von Feuchtigkeit während der Verwendung im Freien verursacht wurde, da das in mit Polymer laminierten Solarbatterien verwendete Polymer nicht vollkommen wasserdicht ist.
Wir haben auch gefunden, dass es problematisch ist, dass die Vernetzungsdichte der leitfähigen Harzschicht hinsichtlich der Lebensdauer und der Haftkraft der Kollektorelektrode nicht gesteuert werden konnte. Mit anderen Worten bestand das Problem, das bei Verwendung eines Härtungsharzes bei Polymeren, die die leitfähigen Harze der existierenden Kollektorelektrode bilden, das Harz nach dem Trocknen härtet, beispielsweise während der Lagerung, während die Verwendung von thermoplastischem Harz auch ein Problem war, da die Fließfähigkeit aufgrund der Erwärmungshistorie von nachfolgenden Verfahren zu groß wird, da das Harz nicht verbrückt.
Ferner sind Kupfer- und Aluminiumdrähte mit niedrigem Widerstand, die bei der Verdrahtung von elektrischen Anwendungen verwendet werden, kostengünstig und gute Leiter. Emailledrahte etc. werden hergestellt durch Beschichten dieser Metalldrahte mit einer isolierenden Glasur aber im Allgemeinen ist es nicht leicht, anorganisches Metall mit Materialien zu beschichten, die organisches Material enthalten. Zusätzlich kann ausreichende Haftkraft nicht erhalten werden, wenn der Draht über die Beschichtungsschicht an Halbleiter und Metalle angeklebt wird. Dies liegt daran, dass eine spezielle Bindung zwischen dem organischen Material in der Beschichtungsschicht und dem Halbleiter oder Metallmaterial nicht existiert. Dieses Problem wird sogar noch ausgeprägter in Abhängigkeit des Metallmaterials und dessen Oberflächenbedingungen und wir haben entdeckt, dass fast keine Haftkraft erhalten werden kann, wenn diese durch Feuchtigkeit beeinträchtigt werden.
Als Resultat der Untersuchungen der Erfinder dieser Erfindung wurden diese Probleme in Angriff genommen und es wurde entdeckt, dass gute Haftung, die gute Lagerungscharakteristika ohne fortschreitende Härtung nach dem Wärme-/Trocknungsverfahren bietet, ohne Änderung der Form der Elektrode unter Verwendung eines Härtungsmittels wie eines Blockisocyanats etc. erreicht werden kann, um die Vernetzungsdichte der leitfähigen Harzschicht vor und nach dem Verfahren der Bildung der Elektrode auf der Oberfläche der Solarzelle zu steuern.
Wir konnten Solarbatterien mit guten Eigenschaften erzeugen, indem die Beschichtungsschicht in mehrfache Schichten unterteilt wurde, wobei jeder Schicht eine unterschiedliche Aufgabe zugewiesen wurde, wie Vermeidung von Feuchtigkeit und Ionenpermeation und die Haftung des Metalldrahtes an der Halbleiterschicht oder der transparenten Elektrode.
Durch Erzeugen einer Beschichtungsschicht, bestehend aus Polymer, das ein Kopplungsmittel und einen leitfähigen Füllstoff enthält, wurde auch die Oberfläche des Metalls derart geändert, dass sie leicht an organischem Material haftet, wodurch eine gute Haftung zwischen dem Metall und der leitfähigen Harzschicht, die das organische Material enthält, basierend auf der Kenntnis der Erfindung, erreicht wurde.
Nun werden die grundlegenden Eigenschaften der Ausführungsform dieser Erfindung sowie die sich darauf gründenden interaktiven Wirkungen beschrieben.

(1) Da die Kollektorelektrode, auf der ein Metalldraht, der mit einer Schicht, bestehend aus leitfähigem Haftmittel beschichtet ist, haftend auf dem photovoltaischen Element mittels der Beschichtungsschicht gebildet wurde, wurde vermieden, dass die Metallionen in dem Metalldraht in die Halbleiterschicht des photovoltaischen Elements diffundieren. Folglich konnte verhindert werden, dass ein Kurzschluss des Metalldrahts und der Halbleiterschicht des photovoltaischen Elements entsteht, wodurch die Austauscheffizienz des photovoltaischen Elements verschlechtert wird.
(2) Da die Beschichtungsschicht die Eigenschaft besitzt, die Diffusion der Metallionen zu vermeiden, wird es möglich, die Verschlechterung der Austauscheffizienz des photovoltaischen Elements aufgrund von Kurzschluss des Metalldrahts und der Halbleiterschicht des photovoltaischen Elements zu vermeiden, selbst wenn an den Metalldraht eine Spannung aufgelegt wird, die größer als die elektromotorische Kraft des photovoltaischen Elements ist, unabhängig von der Spannung, die an den Metalldraht angelegt wird.
(3) Da das leitfähige Haftmittel aus leitfähigen Teilchen und Polymeren besteht, kann der spezifische Widerstand des leitfähigen Haftmittels variabel zwischen 0,1 Ωcm und 100 Ωcm eingestellt werden.
(4) Die Oberfläche des Metalls, beispielsweise ein Metalldraht, wird derart geändert, dass er leicht an organisches Material gebunden wird und daher eine gute Haftung zwischen den Metallen und dem leitfähigen Harz, das das organische Material enthält, bereitgestellt wird, da das leitfähige Haftmittel aus einem Kopplungsmittel, leitfähigen Teilchen und Polymer besteht.
(5) Da ein Kopplungsmittel aus Kopplungsmittel auf Silanbasis, Kopplungsmittel auf Titanatbasis und Kopplungsmittel auf Aluminiumbasis gewählt werden kann, ist es möglich, die Grenzfläche zwischen unterschiedlichen Materialien zu steuern. Mit anderen Worten agiert sie als Medium zwischen dem anorganischen Material (Metall) und dem organischen Material (Bindeharz, das in dem leitfähigem Harz eingeschlossen ist) und bildet eine starke Bindung zwischen den beiden.
(6) Da wir das Hohlraumverhältnis des leitfähigen Haftmittels mit vorzugsweise 0,04 ml/g oder weniger bei einem Hohlraumradius von 1 μm oder weniger bestimmt haben, konnten wir Kurzschlüsse aufgrund der Ionisation und Wanderung von Silber in dem leitfähigem Haftmittel vermeiden.
(7) Aufgrund des numerischen mittleren Molekulargewichts des Polymers im Bereich von 500 bis 50.000 ist es möglich, die Diffusion der Metallionen zu vermeiden.
(8) Aufgrund der Gelrate des Polymers im Bereich von vorzugsweise 20% bis 100% ist es möglich, die Deformation und die Versetzung der Elektrode zu steuern, selbst wenn nach Bildung der Elektrode eine Wärmehistorie ausgeübt wird. Folglich wird es möglich, Diffusion der Metallionen zu verhindern.
(9) Da die Beschichtungsschicht vorzugsweise aus zwei oder mehr Schichten besteht und das leitfähige Haftmittel, das alle inneren Beschichtungsschichten außer der äußersten Schicht ausmacht, aus dem Polymer besteht, ist es möglich, verschiedene Aufgaben, wie Vermeidung von Feuchtigkeit und Metallionenpermeation und die Haftung zwischen dem Metalldraht und der Halbleiterschicht oder der transparenten Elektrode, verschiedenen Schichten zuzuweisen.
(10) Da die Beschichtungsschicht vorzugsweise aus zwei oder mehr Schichten besteht und das leitfähige Haftmittel, das die äußerste Schicht ausmacht, aus einem ungehärteten thermoplastischen Polymer besteht, kann die Kollektorelektrode gelagert werden und stellt eine ausreichende Haftkraft nach vollständiger Härtung während der Bildung der Elektrode auf dem photovoltaischen Element bereit. Folglich konnte die Deformation der Elektrode vermieden werden, die Änderungen der Linienbreite, teilweises Ablösen oder Positionsversatz der Elektrode aufgrund von ausgeübter Wärme während den Verfahren wie Laminierung, die auf die Bildung der Kollektorelektrode folgt, verursacht.
(11) Da das leitfähige Haftmittel vorzugsweise aus zwei oder mehr Schichten besteht und da der Erweichungspunkt des leitfähigen Haftmittels, das die Schicht ausmacht, die der Elektrode am nächsten ist, höher eingestellt wird als die Maximaltemperatur der auf das photovoltaische Element ausgeübten Wärmehistorie während des Herstellungsverfahrens, konnte das Schmelzen oder Ablösen während der Bildung der Feuchtigkeitsschutzschicht oder die Deformation oder das Ablösen während der Lamination vermieden werden.
(12) Aufgrund der Einschränkung des Bereichs des spezifischen Widerstands des leitfähigen Haftmittels auf vorzugsweise 0,1 Ωcm bis 100 Ωcm besitzt es eine Funktion zur Vermeidung von Nebenschluss und es war möglich, den elektrischen Widerstandsverlust auf ein vernachlässigbares Niveau zu reduzieren.
(13) Da als Polymer wenigstens eines der folgenden von Urethan, Phenoxy, Epoxy, Butyral, Phenol und Polyimid gewählt werden kann, war es möglich, die gewünschte Härte des Harzes aus einem weiten Bereich auszuwählen. Folglich kann der Metalldraht leicht beschichtet werden, die Bearbeitbarkeit ist gut, gute Flexibilität wird geschaffen und er kann wärmegehärtet werden. Folglich wird die Haltbarkeit verbessert.
(14) Da Blockisocyanat als bevorzugtes Härtungsmittel gewählt wurde, das in dem leitfähigen Haftmittel enthalten ist, war es möglich, die Verbrückungsdichte des leitfähigen Haftmittels vor und nach der Bildung der Elektrode auf dem photovoltaischen Element zu steuern. Folglich ist die Kollektorelektrode leicht handhabbar und garantiert die Stabilität während der Lagerung. Ferner kann das Verfahren zur Aufbringung des leitfähigen Haftmittels auf die Kollektorelektrode mit geringen Kosten durchgeführt werden.
(15) Da der Glasübergangspunkt des leitfähigen Haftmittels mit vorzugsweise 100°C oder mehr spezifiziert wurde, kann die Permeation von Beschichtungslösungsmittel in die mit dem leitfähigen Haftmittel beschichtete Elektrode bei der Kompressionsbindung der mit dem leitfähigen Haftmittel beschichteten Elektrode an die Zelloberfläche des photovoltaischen Elements vermieden werden.
(16) Da der mittlere Durchmesser der Primärteilchen der leitfähigen Teilchen auf einen Bereich von vorzugsweise 0,02 μm bis 15 μm eingeschränkt wurde, sind diese kleiner als die Dicke der Beschichtung und der Anstieg des spezifischen Widerstands aufgrund des Kontakts zwischen den Teilchen kann gesteuert werden.
(17) Da die leitfähigen Teilchen auf vorzugsweise wenigstens eines der folgenden aus Graphit, Ruß, In₂O₃, TiO₂, SnO₂, ITO, ZnO oder eine Substanz spezifiziert wurde, die durch Zugabe eines aus dreiwertigen Metallelementen bestehenden Dotiermittels zu diesen erzeugt wird, war es möglich, Teilchen mit Durchmessern von 0,02 μm bis 15 μm zu erzeugen.
(18) Die transparente Elektrode, die auf der Halbleiterschicht des photovoltaischen Elements angeordnet wurde und das leitfähige Haftmittel wurden in Kontakt miteinander angeordnet. Folglich wurde die Effizienz der Halbleiter insbesondere der nicht monokristallinen Halbleiter, die einen großen Widerstand in der planaren Richtung bieten, durch Anordnen einer transparenten Elektrode auf der Halbleiterschicht für das durch die Halbleiter zu absorbierenden Licht verbessert.
(19) Im Fall eines photovoltaischen Elements, das aus einer Halbleiterschicht besteht (bestehend aus wenigstens einer pin-Verbindung oder pn-Verbindung) und einer auf der Lichteintrittsseite der Halbleiterschicht angeordneten Kollektorelektrode war es möglich, ein photovoltaisches Element mit guten anfänglichen Eigenschaften und Langzeit-Abhängigkeit zu erhalten, da die Kollektorelektrode aus der vorstehend erwähnten Kollektorelektrode besteht.
(20) Es war möglich, ein photovoltaisches Element mit guter Leitfähigkeit und ausreichend geringem seriellen Widerstand zu erhalten, da die Halbleiterschicht vorzugsweise eine transparente Elektrode auf der Lichteintrittsseite aufwies und die Kollektorelektrode auf der transparenten Elektrode angeordnet war.
(21) Es war möglich, ein photovoltaisches Element mit guten anfänglichen Eigenschaften und Langzeit-Abhängigkeit zu erhalten, da wenigstens eines der folgenden vorzugsweise für die Halbleiterschicht verwendet wird: monokristallines Silizium, polykristallines Silizium, polykristallines Dünnfilm-Silizium, amorphes Silizium, amorphes Silizium-Germanium oder amorpher Silizium-Kohlenstoff.
(22) Da die Halbleiterschicht vorzugsweise zu einer Dreifachzelle, bestehend aus drei Schichten von Zellen, bestehend aus einer pin-Verbindung oder pn-Verbindung hergestellt wurde, wurde ein photovoltaisches Element mit besseren anfänglichen Eigenschaften erhalten.
(23) Bezüglich des Produktionsverfahrens der photovoltaischen Elemente mit einer Kollektorelektrode auf der Lichteintrittsseite war es möglich, ein Produktionsverfahren von photovoltaischen Elementen zu realisieren, die gute Produktionsausbeute boten, da die Kollektorelektrode auf der Lichteintrittsseite des photovoltaischen Elements unter Wärme oder Druck haftete.
(24) Es war möglich, ein Verfahren zur Herstellung von photovoltaischen Elementen mit guten Anfangseigenschaften und Langzeit-Abhängigkeit zu erhalten, da die auf die Kollektorelektrode ausgeübte Wärme vorzugsweise höher ist als die Dissoziationstemperatur des Blockisocyanats und dadurch die Adhäsion und Härtung der gebildeten Kollektorelektrode in einem kurzen Zeitrahmen vollständig ermöglichte.
(25) Es war möglich, ein Verfahren zur Herstellung von photovoltaischen Elementen mit Langzeit-Abhängigkeit zu erhalten, welche nicht leicht durch Feuchtigkeit nach der Haftmittelbildung der photovoltaischen Elemente beeinträchtigt wurden, da die Kollektorelektrode vorzugsweise erhitzt wird, bis die Gelrate des ungehärteten, wärmehärtenden Polymers, welches die Beschichtungsschicht bildet, zwischen 20% und 100% liegt.

Die folgenden Abschnitte beschreiben die Ausführungsform dieser Erfindung
(Kollektorelektrode)
Nach dieser Erfindung erhaltene Kollektorelektroden sind in den 1A und 1B und 2A bis 2C beschrieben. Die in 1A gezeigte Kollektorelektrode 100 ist eine, in der der Metalldraht 101 mit einem Typ von Beschichtungsschicht 102 beschichtet ist. Die in 2A gezeigte Kollektorelektrode 200 ist eine, in der der Metalldraht 201 mit zwei Arten von Beschichtungsschichten beschichtet ist, nämlich einer ersten Beschichtungsschicht 202 und einer zweiten Beschichtungsschicht 203.
Es ist wünschenswert, dass die Metalldrähte 101 und 202, die die Kollektorelektrode 100 und 200 zusammensetzen, Drahtmaterialien sind, für die ein stabiler industrieller Nachschub verfügbar ist. Es ist auch wünschenswert, dass das Material des Metalls, das die Metalldrähte 101 und 201 zusammensetzt, einen spezifischen Widerstand von 10^–4 Ωcm oder weniger besitzt.
Beispielsweise sind Kupfer, Silber, Gold, Platin, Aluminium, Molybdän und Wolfram für die Verwendung geeignet, da sie einen geringen elektrischen Widerstand besitzen. Von diesen sind Kupfer, Silber und Gold aufgrund ihres geringen elektrischen Widerstands am besten. Der Metalldraht kann auch eine Legierung aus diesen Metallen sein.
Falls gewünscht ist es auch zweckmäßig, wie in den 1B und 2B gezeigt, dünne Metallschichten 103 und 204 auf der Oberfläche des Metalldrahts zu bilden und zwar zum Zweck der Korrosionsvermeidung, Oxidationsvermeidung, Verbesserung von Haftung mit dem leitfähigen Harz und der Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit. Kandidaten für Metallschichten, die auf die Metalldrahtoberfläche aufgebracht werden, sind Edelmetalle, die Korrosionswiderstand bieten, wie Silber, Palladium, Silber und Palladiumlegierung und Gold ebenso wie Metalle mit gutem Korrosionswiderstand wie Nickel und Zinn. Von diesen werden Gold, Silber und Zinn nicht leicht durch Feuchtigkeit beeinträchtigt, wodurch diese geeignet sind für die Metallschicht. Plattierung und Überziehen sind geeignete Verfahren zur Bildung der Metallschicht auf der Metalldrahtoberfläche. Es ist auch möglich, eine Beschichtung aus leitfähigem Harz zu erzeugen, in dem die Metalle als Füllstoffe verwendet werden und im gesamten Harz verteilt sind. Obwohl die Dicke der Beschichtung von individuellen Vorzügen abhängt ist die ideale Dicke für die Metalldrähte mit einem kreisförmigen Querschnitt 1% bis 10% ihres Durchmessers. Der ideale spezifische Widerstand der Metallschicht unter Berücksichtigung der elektrischen Leitfähigkeit, Wirksamkeit des Korrosionswiderstands und der Dicke der Metallschicht liegt bei 10^–6 Ωcm bis 100 Ωcm.
Der Querschnitt des Metalldrahts kann kreisförmig oder rechtwinklig sein und abhängig von Vorzügen gewählt werden. Der Durchmesser des Metalldrahts wurde so ausgelegt, dass die Summe des elektrischen Widerstandsverlusts und Schattenverlusts minimal ist. Konkret ist ein Kupferdraht für einen Emailledraht mit einem Durchmesser von 25 μm bis 1 mm, wie in JIS-C-3203 angegeben, geeignet für die Verwendung. Es ist sogar weiter wünschenswert, Durchmesser von 25 μm bis 200 μm zu verwenden, um photovoltaische Elemente mit guter photoelektrischer Austauscheffizienz zu erzeugen. Drähte mit Durchmessern geringer als 25 μm brechen leicht, sind schwierig herzustellen und ihr Energieverlust ist größer. Durchmesser von 200 μm oder mehr besitzen größeren Schattenverlust oder die Oberfläche des photovoltaischen Elements wird uneben, was es erforderlich macht, den Füllstoff auf der Oberflächenbeschichtungsschicht, wie etwa EVA dicker zu machen.
Der Metalldraht wird hergestellt, indem eine gut bekannte Drahtziehvorrichtung verwendet wird, um ihn mit dem gewünschten Durchmesser zu formen. Der durch die Drahtziehvorrichtung gelaufene Draht ist hart, aber er wird unter Verwendung eines gut bekannten Verfahrens geglüht, um die gewünschten Eigenschaften bezüglich Dehnbarkeit und Biegbarkeit zu erfüllen und er kann auch als weicher Draht verwendet werden.
(Kollektorelektrode, beschichtet mit einem leitfähigen Haftmittel, bestehend aus einer Schicht)
Ein Beispiel einer mit einem, aus einer Schicht bestehenden, leitfähigen Haftmittel beschichteten Kollektorelektrode gemäß dieser Erfindung ist in 1A gezeigt.
In 1A ist 101 ein Metalldraht für die Elektrode und 102 ist die Beschichtungsschicht. Der Metalldraht 101 ist der Kerndraht der Kollektorelektrode und verwendet einen Draht, der gute Leitfähigkeit besitzt, wie ein Kupferdraht, Silber plattierter Kupferdraht oder mit Silber-Kupfer überzogener Draht, um den Energieverlust zu reduzieren. Die Beschichtungsschicht 102 wird gebildet durch Wärmehärten des leitfähigen Haftmittels oder des thermoplastischen leitfähigen Haftmittels und es ist ihre Funktion, den Hauptteil der Kollektorelektrode mit dem Substrat des photovoltaischen Elements durch das Thermokompressions-Bindungsverfahren mechanisch und elektrisch zu verbinden.
(Kollektorelektrode, die mit einem leitfähigen Haftmittel, bestehend aus zwei Schichten beschichtet ist)
Ein Beispiel einer mit einem, aus zwei Schichten bestehenden, leitfähigen Haftmittel beschichteten Kollektorelektrode ist in 2A gezeigt.
In 2A ist 201 ein Metalldraht für die Elektrode, 202 ist die erste Beschichtungsschicht und 203 ist die zweite Beschichtungsschicht. Der Metalldraht 201 ist der Kerndraht der Kollektorelektrode und verwendet einen Draht, der gute Leitfähigkeit bietet wie ein Kupferdraht, Silber plattierter Kupferdraht oder mit Silber-Kupfer überzogener Draht, um den Energieverlust zu reduzieren. Die erste Schicht 202 wird gebildet unter Wärmehärten des leitfähigen Haftmittels und schützt das Elektrodenmaterial und stellt die mechanische und elektrische Verbindung bereit. Sie hat auch die Funktion der Vermeidung von Migration durch das Elektrodenmetall und Steuerung des Stromflusses von der Kollektorelektrode in fehlerhafte Flächen des photovoltaischen Elements. Die zweite Schicht 203 wird auch durch Wärmehärten des leitfähigen Haftmittels gebildet und ihre Funktion ist es, den Hauptteil der Kollektorelektrode mit dem Substrat des photovoltaischen Elements durch das Thermokompressions-Bindungsverfahren mechanisch und elektrisch zu verbinden. Auch aufgrund ihrer Wärmehärtung wird sie nicht leicht durch Lacke beschädigt, die in der Feuchtigkeitsvermeidungsschicht in späteren Verfahren verwendet werden.
Mit anderen Worten ist die erste Beschichtungsschicht 202, die im direkten Kontakt mit dem Metalldraht 201 steht, eine Sperrschicht, die es vermeidet, dass Feuchtigkeit den Metalldraht erreicht und die Korrosion der Metalldrahtoberfläche ebenso wie die Metallionenmigration von dem Metalldraht vermeidet. Die zweite Schicht 203 ist eine Haftschicht, die die Funktion der Haftung der Kollektorelektrode an der Halbleiterschicht oder der transparenten Elektrode und der Stromsammlung hat.
Als Polymere, die in dem leitfähigen Haftmittel, das die erste Schicht 202 ausmacht, enthalten sind, sind Harze mit relativ geringer Permeabilität für die Verwendung unter den vorstehend erwähnten Harzen geeignet. Mit anderen Worten sind Urethan, Epoxy, Phenol oder Wärme härtende Harze, die durch Denaturierung dieser Harze entstehen, ideal. Es ist auch wünschenswert, eine vollständige Härtung zu ermöglichen, nachdem diese Harze aufgebracht sind. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die Dicke der ersten Schicht 1 μm bis 15 μm beträgt, um übermäßigen Schattenverlust zu vermeiden. Dicken von unter 1 μm machen es schwierig, eine gleichmäßige Beschichtung zu erzeugen und Nadellöcher treten auf, wodurch sie als Sperre unzureichend wird. Andererseits sind Dicken von über 15 μm auch nicht wünschenswert, da sie schwierig abzulösen sind und der Schattenverlust zu groß wird.
Als Polymere, die in dem leitfähigen Haftmittel enthalten sind, das die zweite Schicht 203 ausmacht, sind Harze mit guter Hafteigenschaft und guter Flexibilität insbesondere geeignet. Mit anderen Worten sind Urethan, Epoxy, Phenol oder Wärme härtende Harze, hergestellt durch Denaturierung dieser Harze oder thermoplastische Harze wie Phenoxy, Polyamid oder Polyamidimid geeignet. Insbesondere Urethanharze sind zur Verwendung geeignet, da deren Verbrückungsdichte leicht eingestellt wird. Es ist wünschenswert, diese Harze nach der Beschichtung ungehärtet zu lassen und erst zu härten, nachdem das Haftverfahren vollständig ist. Aus diesem Grund ist Blockisocyanat als polymeres Härtungsmittel wünschenswert. Dieses Blockisocyanat besitzt den Mechanismus der fortschreitenden Härtung, wenn es über die Dissoziationstemperatur hinaus erwärmt wird. Daher kann durch Trocknung bei Temperaturen unterhalb der Dissoziationstemperatur jedes darin enthaltene Lösungsmittel vollständig entfernt werden, wodurch es sein Haftvermögen und seine Klebrigkeit verliert und es ermöglicht, auf einer Trommel zur Lagerung aufgerollt zu werden. Da die Härtung nicht fortschreitet, wenn nicht Temperaturen oberhalb der Dissoziationstemperatur des Isocyanats ausgeübt werden, stellt es zusätzlich einheitlich ausreichende Haftkraft während der Bildung der Kollektorelektrode bereit.
Die Dicke der zweiten Beschichtungsschicht hängt ab vom Durchmesser des Drahtes. Wenn der Durchmesser des Metalldrahts 100 μm ist, ist beispielsweise die ideale Dicke der zweiten Beschichtungsschicht 5 μm bis 30 μm, welches eine Dicke darstellt, die keine Nadellöcher besitzt und ausreichende Eigenschaften als Haftschicht bereitstellt und keinen extremen Schattenverlust bietet.
(Kollektorelektrode, die mit einem leitfähigen Haftmittel, bestehend aus drei Schichten, beschichtet ist)
Ein Beispiel einer Kollektorelektrode, beschichtet mit einem leitfähigen Haftmittel, bestehend aus drei Schichten gemäß dieser Erfindung ist in 11 gezeigt.
In 11 ist 1101 der Metalldraht für die Elektrode, 1102 die erste Beschichtungsschicht, 1103 die zweite Beschichtungsschicht und 1104 die dritte Beschichtungsschicht. Der Metalldraht 1101 ist der Kerndraht der Kollektorelektrode und es wird ein Draht verwendet, der gute Leitfähigkeit bietet, wie Kupferdraht, silberplattierter Kupferdraht oder mit Silber-Kupfer überzogener Draht, um den Energieverlust zu reduzieren. Die erste Schicht 1102 wird aus Wärme gehärtetem leitfähigen Haftmittel gebildet und stellt die elektrische Verbindung mit dem Elektrodenmetall bereit. Metallische leitfähige Haftmittel sind für die erste Beschichtungsschicht 1102 geeignet, um eine elektrische Verbindung mit dem Elektrodenmetall bereitzustellen. Die zweite Schicht 1103 vermeidet die Migration, verursacht durch die Metallfüllstoffe in dem metallischen leitfähigen Haftmittel, welches in dem Elektrodenmetall und der ersten Beschichtungsschicht verwendet wird. Sie steuert auch den Stromfluss von der Kollektorelektrode in fehlerhafte Bereiche in dem photovoltaischen Element. Die dritte Beschichtungsschicht 1104 wird auch aus Wärme härtendem leitfähigen Haftmittel gebildet und ihre Funktion ist es, den Hauptteil der Kollektorelektrode mechanisch und elektrisch mit dem Substrat des photovoltaischen Elements durch das Thermokompressions-Bindungsverfahren zu verbinden. Auch da sie durch Wärme härtet wird sie nicht leicht durch Lacke beschädigt, welche in der Feuchtigkeitsvermeidungsschicht in späteren Verfahren verwendet werden.
(Leitfähige Haftmittel und deren spezifischer Widerstand)
In dieser Erfindung wird das zur Beschichtung des Metalldrahtes verwendete leitfähige Haftmittel hergestellt, indem leitfähige Teilchen und Polymer verteilt werden. Der spezifische Widerstand des leitfähigen Haftmittels muss bezüglich der Sammlung von elektrischem Strom, der durch das photovoltaische Element erzeugt wird, vernachlässigbar sein und gleichzeitig adäquaten Widerstand bereitstellen, um einen Nebenschluss zu vermeiden. Spezieller sind 0,1 Ωcm bis 100 Ωcm wünschenswert. Wenn der Widerstand geringer als 0,1 Ωcm ist, wird die Nebenschlussrückhaltefunktion unzureichend und wenn er größer als 100 Ωcm ist, wird der Verlust aufgrund des elektrischen Widerstands zu groß.
(Leitfähige Teilchen)
Leitfähige Teilchen gemäß der Erfindung können Pigmente sein, die zusätzlich Leitfähigkeit verleihen. Für diesen Zweck geeignete Materialien sind beispielsweise Ruß, Graphit, In₂O₃, TiO₂, SnO₂, ITO, ZnO und Oxide aus Halbleitermaterial, hergestellt durch Zugabe des zweckmäßigen Dotiermittels zu dem Material. Der Durchmesser der leitfähigen Teilchen sollte geringer sein als die zu bildende Beschichtungsschicht, aber wenn die Teilchen zu klein sind, wird der Widerstand im Kontaktpunkt der Teilchen miteinander groß und macht es unmöglich, den gewünschten spezifischen Widerstand zu erhalten. Daher ist der geeignete mittlere Durchmesser für die leitfähigen Teilchen 0,02 μm bis 15 μm. Es ist auch akzeptabel, den spezifischen Widerstand und die Verteilung in dem leitfähigen Harz einzustellen, indem zwei oder mehr Arten von leitfähigen Teilchen vermischt werden. Es ist auch akzeptabel, Durchsichtigkeit hinzuzufügen, indem Materialien wie ITO, In₂O₃, TiO₂, SnO₂ und ZnO verwendet werden. Die Verwendung von ITO erzeugt insbesondere gute Durchsichtigkeit.
Die leitfähigen Teilchen und das Harz werden in geeigneten Verhältnissen vermischt, um den gewünschten spezifischen Widerstand zu erhalten. Der spezifische Widerstand nimmt ab, wenn die Menge der leitfähigen Teilchen ansteigt, aber die Beschichtungsschicht verliert ihre Stabilität, wenn der Anteil des Harzes abnimmt. Und wenn die Polymere vermehrt werden, wird der Kontakt der leitfähigen Teilchen miteinander fehlerhaft und es ergibt sich ein hoher Widerstand. Daher sollte das optimale Verhältnis abhängig von dem verwendeten Polymer und leitfähigen Harz ebenso wie deren gewünschten physikalischen Eigenschaften bestimmt werden. Spezifisch ausgedrückt wird ein guter spezifischer Widerstand bei Volumenverhältnissen der leitfähigen Teilchen im Bereich von 5% bis 95% erhalten.
(Polymer)
Das geeignete Harz gemäß der Erfindung ist ein solches, das die Beschichtungsbildung auf dem Metalldraht erleichtert und gute Bearbeitbarkeit, Flexibilität und Witterungsbeständigkeit besitzt. Polymere mit solchen Eigenschaften sind Wärme härtende Harze und thermoplastische Harze.
Als Wärme härtende Harze sind Urethan-, Epoxy-, Phenol-, Polyvinylformal-, Alkydharz und Harze, hergestellt durch Denaturierung dieser Materialien Beispiele, die zur Verwendung geeignet sind. Insbesondere Urethan-, Epoxy- und Phenolharze werden als Beschichtungsmaterialien für Emailleverdrahtungen verwendet und sind hinsichtlich Flexibilität und Produktivität gut. Sie sind auch geeignet als Materialien für Kollektorelektroden des photovoltaischen Elements hinsichtlich der Witterungsbeständigkeit und Haftung.
Als thermoplastische Harze sind Butyral, Phenoxy, Polyamid, Polyamidimid, Melamin, Butyral, Acryl, Styrol, Polyester und Fluorid Beispiele von geeigneten Materialien. Insbesondere Butyral-, Phenoxy-, Polyamid- und Polyamidimidharze sind gute Materialien hinsichtlich Flexibilität, Witterungsbeständigkeit und Haftung, was sie für die Verwendung in Kollektorelektroden von photovoltaischen Elementen geeignet macht.
(Kopplungsmittel)
Erfindungsgemäß ist ein leitfähiges Haftmittel, bestehend aus einem Polymer, das ein Kopplungsmittel und leitfähige Teilchen enthält, geeignet. Der Grund, warum gute Eigenschaften erhalten werden, wenn ein leitfähiges Haftmittel unter Zugabe eines Kopplungsmittels verwendet wird, wird nachstehend beschrieben.
Im Allgemeinen sind Kupfer- und Aluminiumdrähte mit geringem Widerstand zur Verwendung der Verdrahtung von elektrischen Vorrichtungen kostengünstig und gute Leiter. Emailledrähte etc. werden hergestellt durch Beschichtung dieser Metalldrähte mit einem isolierenden Überzug, aber im Allgemeinen ist es nicht einfach, Metall, das anorganisch ist, mit Materialien zu beschichten, die organisches Material enthalten. Zusätzlich kann ausreichende Haftkraft nicht erhalten werden, wenn der Draht durch die Beschichtungsschicht an Halbleitern und Metallen anhaftet. Das liegt daran, dass eine spezielle Bindung zwischen dem organischen Material in der Beschichtungsschicht und dem Halbleiter oder Metallmaterial nicht existiert. Dieses Problem wird sogar noch deutlicher, abhängig von dem Metallmaterial und dessen Oberflächenzustand und es wurde gefunden, dass fast keine Haftkraft erhalten werden kann, wenn dieser durch Feuchtigkeit beeinträchtigt wurde.
Wenn die erfindungsgemäße Kollektorelektrode für Solarbatterien verwendet wird, wird deren Kopplungsmittel zur Stärkung der Bindung zwischen dem organischen Material in der Beschichtungsschicht und dem anorganischen Material wie die Oberfläche des Solarzellensubstrats oder Metall-Endstücke der Abzugselektrode. Dies ermöglicht es, zu vermeiden, dass Bereiche ausreichende Haftkraft verlieren. Da die Beschichtungsschicht aus zwei oder mehr Schichten besteht, kann zusätzlich die Wirksamkeit verbessert werden, indem die Art der auf der innersten Seite zu verwendenden Kopplungsmittel, welche Seite in direktem Kontakt mit dem Metalldraht steht und der äußersten Schicht, die in direktem Kontakt mit dem Solarzellensubstrat steht, abhängig von dem Material des Metalldrahts, dem Material des Solarzellensubstrats, dem Material des Metall-Endstücks und des Polymers, das diese Beschichtungsschichten aufbaut, zu bestimmen. Auch wird die durch die Kopplungsmittel erhöhte Haftkraft bei hohen Temperaturen, hoher Feuchtigkeit und einer Umgebung von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit aufrecht erhalten und daher sogar aufrecht erhalten, wenn die Solarzelle im Freien verwendet wird. Dies ermöglicht es, die Verschlechterung der Austauscheffizienz, verursacht durch den Anstieg des seriellen Widerstands aufgrund der Verschlechterung der Haftkraft zwischen der Elektrode und dem Solarzellensubstrat oder dem Metall-Endstück ebenso wie das Ablösen zu vermeiden.
Als erfindungsgemäß verwendete Kopplungsmittel können Silan-derivatisierte Kopplungsmittel, Titanat-derivatisierte Kopplungsmittel und Aluminium-derivatisierte Kopplungsmittel genannt werden. Ein derartiges Kopplungsmittel besteht aus einem hydrophilen Bereich, der eine wechselseitige Funktion mit dem anorganischen Material aufweist und einer organischen funktionellen Gruppe, die eine wechselseitige Funktion mit organischem Material besitzt. Die Oberflächensteuerung zwischen den Fremdmaterialien ist der Hauptgrund der Verwendung, insbesondere beruht deren Funktion auf einer kovalenten Bindung und in dieser Hinsicht unterscheidet es sich von herkömmlichen oberflächenaktiven Mitteln. Das bedeutet, dass das Kopplungsmittel als Mittler zwischen einer Kombination von anorganischem Material (Metall) und einem organischen Material (Polymer im leitfähigen Haftmittel) wirkt und die zwei Materialien fest kombiniert werden. Ein Silan-derivatisiertes Kopplungsmittel wird kovalent gebunden sowohl an das anorganische Material als auch an das organische, jedoch bilden Titanat-derivatisierte Kopplungsmittel und Aluminium-derivatisierte Kopplungsmittel manchmal keine kovalenten Bindungen mit dem organischen Material. Durch Änderung der Polarität und der Oberflächenenergie der Oberfläche des anorganischen Materials kann die Stärke der Bindung erhöht werden. So geht man davon aus, dass ein Silankopplungsmittel am wirksamsten ist.
Als Silankopplungsmittel, das für die Erfindung geeignet ist, können die folgenden Produkte genannt werden: γ- Mercaptoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan, γ-(2-Aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilan, Aminosilan, γ-Anilinopropyltrimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Hexamethyldisilan, γ-Chlorpropyltrimethoxysilan.
Als Titanatkopplungsmittel, die für die Erfindung geeignet sind, können die folgenden Produkte genannt werden:
Isopropyltriisostearoyltitanat, Tetra(2,2-diallyloxymethyl-1-butyl)bis(di-tridecyl)phosphittitanat, Tetraisopyruvis(dioctylphosphit)titanat, Isopropyltri(N-aminoethyl-aminoethyl)titanat, Tetraoctylbis(ditridecylphosphit)titanat, Isopropyltris(dioctylpyrophosphanat)titanat, Bis(octylpyrophosphat)oxyacetattitanat.
Als ein Aluminium-derivatisiertes Kopplungsmittel, das für die Erfindung geeignet ist, kann Acetoalkoxyaluminiumdiisopropylat genannt werden.
Wenn die vorstehenden Kopplungsmittel mit der Oberfläche des anorganischen Materials reagieren, gibt es eine Maximalmenge, um die optimalen Eigenschaften wie Haftkraft zu erhalten. Üblicherweise wird ein Kopplungsmittel mit einem gewünschten Lösungsmittel vermischt, eingestellt und verwendet. Derartige Lösungsmittel sind Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, Toluol, Benzol, Aceton, Methylcellosolve, Tetrahydrofuran und Wasser. Das Lösungsmittel, das mit dem jeweiligen Kopplungsmittel kompatibel ist, wird gewählt und verwendet. Wenn ein Lösungsmittel in hoher Konzentration verwendet wird, könnte sich die Aktivität des Kopplungsmittels verschlechtern. Daher wird eine geringe Konzentration verwendet, üblicherweise ist 0,01% bis 10,0% das Optimum.
Auch der hydrophile Bereich des vorstehenden Kopplungsmittels hängt ab von Silan-, Titanat- und Aluminiumderivaten und die Eignung für die Reaktion mit dem anorganischen Material muss in Betracht gezogen werden. Andererseits sind organische funktionelle Gruppen von Kopplungsmitteln Amino-, Epoxy-, Carboxy-, Phosphitreste etc. Die Eignung für die Reaktion mit dem organischen Material mit diesen organischen funktionellen Gruppen muss in Betracht gezogen werden.
(Mittleres Molekulargewicht des Polymers)
Um die Diffusion der vorstehenden Metallionen aus den vorstehenden Metalldraht zu vermeiden, ist es nötig, eine gute Haftung des leitfähigen Teilchens mit dem Polymer zu erreichen. Daher wird als dieses Polymer ein Polymer mit einem zahlenbezogenen mittleren Molekulargewicht von mehr als 500 und weniger als 50000 verwendet.
Zur Bildung eines dichten Beschichtungsfilms ist es erfindungsgemäß notwendig, die Dispersionsfähigkeit zwischen dem verwendeten Polymer und den leitfähigen Teilchen zu verbessern und das Hohlraumvolumen der gebildeten Beschichtungsschicht zu verringern. Es wird möglich, die Wirkung von Feuchtigkeit durch zweckmäßige Wahl und Kombination von Polymeren mit einem zahlenbezogenen mittleren Molekulargewicht von mehr als 500 und weniger als 50000 und verschiedener Arten und Durchmesser von leitfähigen Teilchen zu steuern. Die bevorzugten Harze für die Verwendung sind Urethan-, Phenoxy-, Epoxy-, Butyral-, Phenol-, Polyimid-, Melamin-, Alkyd-, Fluor-, Polyvinylformal-, Polyamid-, Polyamidimid-, Polyester-, Acryl- und Styrolharze. Insbesondere Urethan-, Phenoxy-, Epoxy- und Phenolharze werden industriell als Isolationsmaterialien für Emailledrähte weit verbreitet verwendet. Gute Eigenschaften hinsichtlich Feuchtigkeitsbeständigkeit, Steuerung der Flexibilität und Produktivität können erhalten werden. Darüber hinaus besitzt Butyralharz gute Dispersionsfähigkeit und Polyimidharz besitzt gute Wärmebeständigkeit.
(Gelverhältnis des Polymers)
Eine Art, den Grad der Verbrückung des Polymers zu messen, ist es, dessen Gelverhältnis zu messen. Mit anderen Worten, wenn eine Probe des Polymers in Lösungsmitteln wie Xylol getränkt wird, löst sich der Gelteil, der durch Gelierung verbrückt ist, nicht heraus, sondern der Solteil, der sich nicht verbrückt hat, löst sich heraus. Mit anderen Worten, wenn die Verbrückung vollständig ist, gibt es keine Elution des Solteils. Wenn die Probe entfernt wird und das Xylol verdampft ist, verbleibt der ungelöste Gelteil, aus dem der Solteil entfernt wurde. Das Gelverhältnis wird erhalten durch Messen der Menge von unverbrücktem und eluiertem Sol. Das Berechnungsverfahren ist nachstehend beschrieben. Gelverhältnis = [(Gewicht des ungelösten Teils)/ursprüngliches Gewicht der Probe) × 100 (%)
Hohe Gelverhältnisse nach dem Trocknungsverfahren ergeben verringerte Haftkraft während der Bildung der Kollektorelektrode. Zusätzlich können geringe Solverhältnisse der leitfähigen Harzschicht der Kollektorelektrode, gebildet durch Thermokompression verringerte Abhängigkeit ergeben, wenn sie Feuchtigkeit unterworfen ist.
Durch Einschränkung des Gelverhältnisses der Polymerschicht der leitfähigen Harzschicht auf 0% bis 20%, nachdem die Haftschicht auf dem Metalldraht beschichtet und getrocknet wurde, wird daher deren anfängliche Haftung nicht während der Lagerung beeinträchtigt. Durch Beibehalten des Gelverhältnisses der Haftschicht von 20% bis 100% nach der Thermokompressionsbildung der Kollektorelektrode wird zusätzlich die Abhängigkeit während der Verwendung verbessert.
(Mischen der leitfähigen Teilchen und des Polymers)
Gemäß der Erfindung wird das Mischen der leitfähigen Teilchen und des Polymers mit einem geeigneten Verhältnis durchgeführt, um den gewünschten spezifischen Widerstand zu erhalten. Der spezifische Widerstand nimmt ab, wenn die Menge der leitfähigen Teilchen ansteigt, aber die Beschichtungsschicht verliert ihre Stabilität wenn der Anteil des Harzes abnimmt. Und wenn die Polymeren vermehrt werden, wird der Kontakt der leitfähigen Teilchen miteinander fehlerhaft und es ergibt sich ein hoher Widerstand. Daher sollte das optimale Verhältnis in Abhängigkeit von dem zu verwendenden Polymer und dem leitfähigen Harz ebenso wie deren gewünschten physikalischen Eigenschaften bestimmt werden. Speziell wird ein guter spezifischer Widerstand bei Volumenverhältnissen der leitfähigen Teilchen im Bereich von 5% bis 95% erhalten.
Die Verteilungsvorrichtungen, die beim Vermischen der leitfähigen Teilchen und dem Polymer gemäß der Erfindung verwendet werden, sind zum Beispiel übliche Dreifachwalzenmühlen, Kugelmühlen, Lackschüttelvorrichtungen und Rollmühlen. Es ist akzeptabel Verteilungsmittel und Kopplungsmittel, je nach Wunsch, zuzugeben, um die Verteilung zu verbessern. Es ist auch akzeptabel, diese mit einem geeigneten Lösungsmittel zu verdünnen, um die Viskosität des leitfähigen Haftmittels während oder nach der Verteilung einzustellen.
(Der Elektrode näher liegende Schicht)
„Der Elektrode näher liegende Schicht" gemäß dieser Erfindung sind die Schichten, die entweder eine oder beide der folgenden Funktionen aufweisen: den in der Elektrode verwendeten Metalldraht vor der Umgebung zu schützen oder eine elektrische Verbindung mit dem Metalldraht herzustellen. Der spezifische Widerstand der der Elektrode näher liegenden Schicht muss derart sein, dass sie keinen elektrischen Widerstand bietet, wenn der durch das photovoltaische Element erzeugte Strom gesammelt wird und ein geeigneter Bereich liegt zwischen 0,1 Ωcm bis 100 Ωcm. Durch Verwendung von Wärme härtendem leitfähigen Haftmittel für diese der Elektroden näher liegenden Schicht sind die Lösungsmittelbeständigkeit und die Wärmebeständigkeit während der Herstellung ebenso wie die Abhängigkeit während der Verwendung verbessert.
Wenn gewünscht, ist es annehmbar, die Kontaktschicht, deren Hauptinhaltsstoff Metall ist, als die der Elektrode näher liegende Schicht zu bilden. Die Kontaktschicht hat die Funktion, den elektrischen Kontakt zwischen dem Metalldraht und dem leitfähigen Haftmittel zu verbessern. Insbesondere bei Verwendung von Kupfer für den Elektrodenmetalldraht ist dessen Oberfläche der Oxidation unterworfen, was zu einem hohen Widerstand führt, wodurch sich der Kontaktwiderstand erhöht und Graphit sowie Substanzen wie Metalloxide sollten für die leitfähigen Teilchen verwendet werden. Die Kontaktschicht wird verwendet, um derartige Fälle zu vermeiden. In Frage kommende Materialien für die Kontaktschicht sind Edelmetalle, die Korrosionswiderstand bieten, wie Silber, Palladium, Silber- und Palladiumlegierung und Gold ebenso wie Metalle mit gutem Korrosionswiderstand wie Nickel und Zinn. Wenn diese aus einem leitfähigen Haftmittel besteht, ist es wünschenswert, ein Haftmittel mit dem Metall als Füllstoff herzustellen. Es ist auch annehmbar, eine Schicht aus Zinn oder Silber auf dem Metalldraht durch Plattierung ohne Verwendung von leitfähigen Haftmitteln zu bilden. Mit Silber überzogene Kupferdrähte sind auch annehmbar.
Wenn ein leitfähiges Haftmittel auf Metallbasis in der der Elektrode näher liegenden Schicht verwendet wird, ist es annehmbar, eine Sperrschicht auf diesem zu bilden, welche die Metallionenwanderung verhindert.
Die Dicke der Sperrschicht variiert abhängig von dem Drahtdurchmesser und Präferenzen. Für einen Draht mit einem Durchmesser von 100 μm ist eine Dicke von 1 μm bis 15 μm beispielsweise wünschenswert, um Nadellöcher zu vermeiden, eine ausreichende Funktion als Sperre bereitzustellen und übermäßigen Schattenverlust zu vermeiden.
Dicken unter 1 μm erschweren es, eine gleichmäßige Beschichtung zu erzeugen und Nadellöcher treten auf, was sie unzureichend als Sperre macht. Andererseits sind Dicken oberhalb von 15 μm nicht wünschenswert, da sie schwierig abzulösen sind und der Schattenverlust zu groß wird.
(Hohlraumverhältnis des leitfähigen Haftmittels)
Zur Verbesserung des Sperreffekts gegen Metallianen muss das Hohlraumverhältnis des leitfähigen Haftmittels, das in der Sperrschicht verwendet wird, 0,04 ml/g oder geringer sein, bei einem Hohlraumradius von 1 μm oder weniger.
Hohlraumradii von oberhalb 1 μm oder mehr existieren nur sehr selten in üblichen Haftmitteln, welche Pigment enthalten. Wenn Hohlräume größer als diese existieren, verschlechtert sich die mechanische Festigkeit des leitfähigen Haftmittels nach der Härtung. Hohlraumverhältnisse oberhalb von 0,04 ml/g ermöglichen auch den Wassereintritt, was die Bindung zwischen den leitfähigen Teilchen und dem Polymer in dem leitfähigen Haftmittel verschlechtert und so zu einem größeren Widerstand oder zur Metallionenwanderung führt.
(Glasübergangspunkt des leitfähigen Haftmittels)
Gemäß der Erfindung ist es wünschenswert, dass der Glasübergangspunkt des leitfähigen Haftmittels nach der Härtung 100°C oder höher ist. Dies verleiht ihm Eigenschaften, um der Wärmehistorie während der Überschichtung nach der Bildung der Beschichtung ebenso wie während des obersten Beschichtungsmittels und des Laminierungsverfahrens ausreichend zu widerstehen.
(Verfahren zur Beschichtung des leitfähigen Haftmittels)
Übliche Beschichtungsverfahren, die für Emailledrähte eingesetzt werden, können geeigneterweise als Verfahren zur Beschichtung des leitfähigen Haftmittels gemäß der Erfindung verwendet werden. Genauer ausgedrückt wird das leitfähige Haftmittel auf eine zweckmäßige Viskosität verdünnt, wonach es auf den Metalldraht unter Verwendung eines Walzenbeschichters etc. geschichtet wird, wonach es durch Düsen oder Filz unter Bildung der gewünschten Dicke geleitet wird und schließlich getrocknet und unter Verwendung von Infrarot-Erhitzen etc. gehärtet wird.
3 ist eine Art Diagramm, das eine geeignete Beschichtungsvorrichtung beschreibt. In 3 ist 301 eine Ausgabetrommel, 302 der Metalldraht, 303 der Reinigungstank, 304 der Beschichter, 305 die Düse, 306 der Trocknungsofen, 307 das Filmdicke-Messgerät, 308 eine Druck-Steuereinrichtung, 309 der ausgerichtete Spulmotor, 310 die Aufnahmetrommel und 311 der Temperaturregler.
Die Ausgabetrommel 301 ist die Spule, auf die der Metalldraht vor der Beschichtungsbildung aufgewickelt wird. Der Reinigungstank 303 wird nur nach Bedarf verwendet. Dieser Tank ist mit Lösungsmitteln wie Aceton, MEK und IPA gefüllt und wird zur Reinigung der Oberfläche des Metalldrahts 302 von jeglichem Schmutz verwendet. Der Beschichter 304 ist eine Vorrichtung, die zur Aufbringung des leitfähigen Haftmittels auf den Metalldraht 302 verwendet wird. Der Beschichter 304 enthält eine bestimmte Menge an leitfähigem Haftmittel, die aufgebracht werden soll und kann mit einem Lösungsmittelzugabemechanismus zur Einstellung der Viskosität, einem Nachfüllmechanismus für das leitfähige Haftmittel oder einem Filtermechanismus, je nach Wunsch, ausgestattet werden. Die Düse 305 ist eine Vorrichtung, die die Dicke des aufgebrachten leitfähigen Haftmittels zu der gewünschten Dicke steuert. Als Düse 305 sind kommerziell erhältliche Düsen für Emaillebeschichtungen geeignet, aber Filz kann nach Wunsch verwendet werden. Der Trocknungsofen 306 wird zur Entfernung von Lösungsmittel aus dem aufgebrachten leitfähigen Haftmittel verwendet und zu dessen Trocknung. Er wird auch für die Härtung verwendet und, wenn gewünscht, kann er ein Warmlufttrockner oder Infrarottrockner sein. Die Filmdicke-Messeinrichtung 307 wird verwendet, um die Dicke des aufgebrachten leitfähigen Haftmittels zu messen und zu steuern und eine kommerziell erhältliche Messeinrichtung für den Außendurchmesser ist zu diesem Zweck geeignet. Es ist auch annehmbar, die durch die Filmdicke-Messeinrichtung erhaltene Information zu verwenden, um Feedback-Steuerungen wie Ausgabegeschwindigkeit und Viskosität des leitfähigen Haftmittels auszuführen. Die Spannungssteuereinrichtung 308 hält eine konstante Spannung aufrecht, um ein Durchhängen oder Kräfte, die die auf dem Metalldraht 302 auszuübende Streckgrenze überschreiten, zu verhindern. Der ausgerichtete Spulmotor 309 ist eine Vorrichtung, die den Abstand des Drahtes steuert, während der Draht auf die Aufnahmetrommel 310 aufgewickelt wird. Die Aufnahmetrommel 310 wird mit der gewünschten Geschwindigkeit mittels eines Motors, der in der Figur nicht gezeigt ist, gedreht. Der Temperaturregler ist eine Vorrichtung, die die Temperatur in dem Trocknungsofen 306 auf einem eingestellten Wert hält. Gut bekannte Verfahren wie „slidack", An/Aus-Steuerung und PID können verwendet werden, wenn dies gewünscht ist.
3 zeigt eine vertikal ausgerichtete Vorrichtung aber die Richtung der Bewegung des Metalldrahts 302 kann entweder vertikal oder horizontal sein und kann je nach Vorzug bestimmt werden.
Wenn mehrfache Beschichtungen des leitfähigen Haftmittels aufgebracht werden, kann der Draht von der Spule nach jeder Beschichtung aufgenommen werden, aber er kann auch von der Spule aufgenommen werden, nachdem die mehrfachen Beschichtungen vollständig sind. 3 zeigt die Beschichtung eines Drahts, aber eine Vielzahl von Drähten kann gleichzeitig beschichtet werden.
Der Metalldraht, auf den das leitfähige Haftmittel aufgeschichtet wurde, soll auf die Spule aufgewickelt gelagert werden und für die Verwendung abgewickelt werden, wenn die Kollektorelektrode für das photovoltaische Element gebildet wird.
(Photovoltaisches Element)
Solarbatterien, die wie in den 4A bis 4C bis 8A und 8B gezeigt aufgebaut sind, sind Beispiele von photovoltaischen Elementen gemäß der Erfindung.
In den 4A bis 4C ist ein typischer Querschnitt einer auf amorphem Silizium basierenden Solarzelle gezeigt, welche Licht von der dem Substrat gegenüberliegenden Oberfläche erhält. In dieser Figur ist 401 das Substrat, 402 die untere Elektrode, 403, 413 und 423 sind n-Typ-Halbleiterschichten, 404, 414 und 424 sind i-Typ-Halbleiterschichten, 405, 415 und 425 sind p-Typ-Halbleiterschichten, 406 ist die obere Elektrode, bestehend aus einem transparenten leitfähigen Film und 407 ist die Gitterelektrode, wenn eine Kollektorelektrode verwendet wird.
5 zeigt einen Querschnitt einer einkristallinen Silizium-Solarzelle. 501 ist die Halbleiterschicht, bestehend aus dem Silizium-Wafersubstrat, 502 ist die Halbleiterschicht, die einen pn-Übergang mit der Halbleiterschicht 501 bildet, 503 ist die Rückflächenelektrode, 504 ist die Kollektorelektrode und 505 ist die Beschichtung für geringe Reflexion.
6 zeigt den Querschnitt einer polykristallinen Silizium-Solarzelle, 601 ist eine Halbleiterschicht, bestehend aus einem Silizium-Wafersubstrat, 602 ist eine Halbleiterschicht, die einen pn-Übergang mit der Halbleiterschicht 601 bildet, 603 ist die Rückflächenelektrode, 604 ist die Kollektorelektrode und 605 ist die Beschichtung für geringe Reflexion.
7 zeigt den Querschnitt einer polykristallinen Silizium-Dünnfilm-Solarzelle, 701 ist das Substrat, 702 ist die polykristalline Halbleiterschicht, 703 ist die Halbleiterschicht, die einen pn-Übergang mit Halbleiterschicht 702 bildet, 704 ist Rückflächenelektrode, 705 ist Kollektorelektrode und 706 ist die Beschichtung für geringe Reflexion.
Die 8A und 8B zeigen die in den 4A bis 4C bis 7 gezeigten Solarzellen von der Lichteintrittsseite. 801 ist das Substrat, 802 ist positive Elektrode, 803 ist die negative Elektrode und 804 ist die Kollektorelektrode.
Die Struktur des „photovoltaischen Elements" in dieser Erfindung besteht wünschenswerterweise beispielsweise aus einer Halbleiterschicht, die zur Elektrizitätserzeugung beiträgt, einer auf der Lichteintrittsseite der Halbleiterschicht angeordneten transparenten leitfähigen Schicht einer Kollektorelektrode, bestehend aus dem Metalldraht und einem leitfähigen Haftmittel auf der transparenten Elektrode und einer Rückflächenelektrode, die auf der dem Lichteintritt der Halbleiterschicht entgegengesetzten Seite angeordnet ist.
Die Halbleiterschicht muss eine Struktur aufweisen, welche Halbleiterübergänge besitzt, wie einen pn-Übergang, pin-Übergang oder eine Schottky-Verbindung, etc., und weist wenigstens einen pin-Übergang oder pn-Übergang auf. Für diesen Zweck geeignete Materialien sind beispielsweise Halbleiter der Gruppe IV wie kristallines Silizium, polykristallines Silizium und amorphes Silizium, Halbleiter in der Gruppe II bis VI wie CdS und CdTe oder Halbleiter in der Gruppe III bis V wie GaAs.
In dem photovoltaischen Element der Erfindung ist die Kollektorelektrode auf der Lichteintrittsseite der Halbleiterschicht in einer parallelen Konfiguration mit einem zweckmäßigen Abstand positioniert. Die erfindungsgemäße Elektrode ist insbesondere geeignet für die Bildung von photovoltaischen Elementen mit großen Flächen. Wenn ein 30 cm × 30 cm großes photovoltaisches Element hergestellt wird, können die Kollektorelektroden beispielsweise gebildet werden, indem Elektroden, bestehend aus Metalldrähten mit 30 cm Länge und leitfähigem Haftmittel auf der Halbleiterschicht in spezifischen Abständen angeordnet werden. Für den Zweck des Aussendens von elektrischem Strom von der Kollektorelektrode zu einem Anschluss muss ferner eine Sammelschienenleiter-Elektrode („Busbar"-Elektrode) mit relativ großer Kapazität gebildet werden.
Die Rückflächenelektrode des erfindungsgemäßen photovoltaischen Elements ist eine solche, die auf der Rückfläche der Halbleiterschicht angeordnet ist, deren Metall beispielsweise durch Siebdruck oder Abscheidung gebildet wird. Die Art des verwendeten Metalls sollte aus solchen gewählt werden, die einen guten Ohmschen Kontakt mit dem Halbleiter bieten.
Wenn die Halbleiterschicht aus einem Dünnfilm gebildet wird, bestehend aus amorphes Silizium enthaltenden monokristallinen Halbleitern, Substanzen auf Basis von mikrokristallinem Silizium oder polykristallinem Silizium ist ein Hilfssubstrat nötig. Sowohl isolierende als auch leitfähige Substrate können als Hilfssubstrat verwendet werden. Substrate aus Metallen, wie rostfreier Stahl oder Aluminium sind für die Verwendung geeignet und diese wirken auch als Rückflächenelektrode. Wenn isolierende Substrate wie Glas, Polymer und Keramik etc. verwendet werden, müssen Metalle wie Chrom, Aluminium oder Silber abgeschieden werden, um die Rückflächenelektrode zu erzeugen. Die untere Elektrode 402 ist eine Elektrode auf einer Seite, um die in den Halbleiterschichten 403, 404, 405, 413, 414, 415, 423, 424 und 425 erzeugte Energie wieder aufzunehmen und es ist erforderlich, dass sie eine Arbeitsfunktion besitzt, die einen Ohmschen Kontakt mit der Halbleiterschicht 403 erzeugt. Verwendete Materialien sind beispielsweise Metalle oder Legierungen und transparente leitfähige Oxide (TCO) wie Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti, Mo, W, Fe, V, Cr, Cu, Nichrom, SnO₂, In₂O₃, ZnO oder ITO etc. Es ist wünschenswert, dass die Oberfläche der unteren Elektrode glatt ist, aber sie kann eine Textur aufweisen, wenn sie ein Grund von unregelmäßiger Reflexion von Licht ist. Wenn das Substrat 401 leitfähig ist, besteht auch kein Bedarf für eine untere Elektrode 402. Die untere Elektrode kann mit gut bekannten Verfahren wie Plattierung, Abscheidung oder Sputtern gebildet werden.
Nicht nur Einfachstrukturen mit n-Schicht 403, i-Schicht 404 und p-Schicht 405 als ein Satz sind geeignet für die Halbleiterschicht aus amorphem Silizium, sondern auch Doppel- oder Dreifachstrukturen, bestehend aus zwei oder drei Sätzen von pin- oder pn-Übergängen. Materialien wie a-Si, a-SiGe und a-SiC oder amorphe Halbleiter der sog. Gruppe IV und Gruppe IV-Legierungsarten sind insbesondere geeignet für das Halbleitermaterial, das für die i-Schichten 404, 414 und 424 verwendet wird. Verfahren wie Abscheidung, Sputtern, Hochfrequenzplasma CVD, Mikroplasma CVC, ECR, Wärme-CVD, und LPCVD-Verfahren können beispielsweise zur Filmbildung der amorphen Halbleiterschicht, wenn gewünscht verwendet werden. Ein transparenter leitfähiger Film 406 ist erforderlich, wenn der Schichtwiderstand hoch ist, wie im Fall mit amorphem Silizium. Da er auf der Lichteintrittsseite positioniert ist, muss er transparent sein. Materialien wie SnO₂, In₂O₃, ZnO, CdO, CdSnO₄ und ITO sind beispielsweise geeignet für den transparenten leitfähigen Film 406.
Für einkristalline Silizium-Solarzellen 500 und polykristalline Silizium-Solarzellen 600 wird ein Hilfssubstrat nicht angeordnet und der monokristalline Wafer 501 und der polykristalline Wafer 601 wirken als Substrate. Der monokristalline Wafer 501 wird hergestellt durch Schneiden etc. eines Si-Barren, der mit dem CZ-Verfahren hochgezogen wird. Der polykristalline Wafer 601 wird durch Schneiden eines Si-Barrens gebildet, der mit dem Gussverfahren erhalten wird oder durch Gewinnung eines Polykristalls in Schichtform unter Verwendung des Bandverfahrens. Zur Herstellung von Halbleiterschichten 502 und 602 wird beispielsweise das Dampfphasendiffusionsverfahren unter Verwendung von POC 1 3, das Beschichtungsdiffusionsverfahren unter Verwendung TiO₂, SiO₂ oder P₂O₅ oder das Ionenanordnungsverfahren, welches direkt Ionen dotiert, verwendet. Die Rückflächenelektroden 503 und 603 werden hergestellt durch Bilden von Metallfilmen unter Abscheidung oder Sputtern oder durch Siebdruck von Silberpaste. Die Beschichtung für geringe Reflexion 504 und 604 wird gebildet zur Vermeidung des Effizienzverlusts, verursacht durch Lichtreflexion von der Solarzellenoberfläche. Geeignete Materialien sind beispielsweise SiO₂, Ta₂O₅ und Nb₂O₅.
Der Dünnfilmpolykristall 700 wird gebildet durch Wachsen eines Dünnfilms 702 aus Si-Polykristall auf dem Substrat 701, hergestellt aus Aluminiumoxid oder Graphit etc. In einigen Fällen wird ein Verfahren zur Vergrößerung des Teilchendurchmessers durchgeführt, wonach dieses als Substrat noch einmal eingesetzt wird, worauf die Basisschicht gebildet wird, auf der die Oberflächenschicht 703 unter Verwendung des Verfahrens des epitaxialen Wachstums gebildet wird. Kostengünstige Substrate wie Si-Metall können für das Substrat 701 verwendet werden.
Die zweite Elektrode, die aus der erfindungsgemäßen Kollektorelektrode besteht, wird auf der Lichteintrittsseite der Halbleiterschicht positioniert. Es ist wünschenswert, dass sie in zweckmäßigen Abständen positioniert werden, so dass die Summe des durch den elektrischen Widerstand verursachten Verlustes bei der Stromsammlung und der Schattenverlust minimal ist. Wenn der Schichtwiderstand beispielsweise etwa 100 Ohm/⎕ beträgt, ist der gewünschte Abstand der Kollektorelektroden etwa 5 mm. Die Optimierung durch Verengung des Abstands für Drähte mit dünnem Durchmesser und Verbreitern des Abstands für Drähte mit dickerem Durchmesser bietet auch optimale Effizienz.
Die erfindungsgemäß Elektrode ist insbesondere geeignet für die Bildung von Solarzellen mit großen Flächen. Wenn eine 30 cm × 30 cm große Solarzelle hergestellt wird, können die Kollektorelektroden beispielsweise gebildet werden durch Anordnung von erfindungsgemäßen Elektroden auf der Halbleiterschicht in spezifischen Intervallen. Für den Zweck des Aussendens von elektrischem Strom von der Kollektorelektrode zu einem Anschluss kann auch ein Endstück als Kollektor angeordnet werden.
Eine auf diese Weise hergestellte Solarzelle wird unter Verwendung eines gut bekannten Verfahrens und für bessere Witterungsbeständigkeit und zur Beibehaltung ihrer mechanischen Festigkeit eingekapselt und für die Verwendung im Freien modulartig aufgebaut. Spezifisch ausgedrückt sind als Materialien zur Verwendung für die Einkapselung EVA (Ethylenvinylacetat) etc. für die Haftschicht geeignet. Es ist auch annehmbar, EVA in Tonglas etc. zu imprägnieren, um die mechanische Festigkeit zu verbessern. Zusätzlich wird ein Fluoridharz als Oberflächenschutz laminiert, um die Feuchtigkeits- und Kratzbeständigkeit zu verbessern. Geeignete Materialien sind beispielsweise ein Polymer von Tetrafluorethylen (TFE), ein Copolymer (ETFE) von Tetrafluorethylen und Ethylen, Polyvinylfluorid und Polychlorfluorethylen (CTFE) etc. Es ist auch annehmbar, deren Witterungsbeständigkeit durch Zugabe von UV-Absorptionsmitteln zu dem Harz zu verbessern. Als Verfahren zur Laminierung dieser Harze auf das Solarzellensubstrat können beispielsweise Erwärmen und Kompression im Vakuum unter Verwendung einer kommerziell erhältlichen Vorrichtung wie einem Vakuumlaminator verwendet werden.
9 ist ein typischer Querschnitt, der ein Beispiel des photovoltaischen Elements zeigt. In 9 ist 901 das Hilfssubstrat, 902 die Rückflächenelektrode, 903 die p-Typ-Halbleiterschicht, 904 die i-Typ-Halbleiterschicht, 905 die n-Typ-Halbleiterschicht, 906 die Lichtempfangselektrode und 907 die Kollektorelektrode.
10 ist eine Art Diagramm eines photovoltaischen Elementmoduls 100 unter Verwendung einer mit aus zwei Schichten bestehenden, leitfähigem Haftmittel beschichteten Kollektorelektrode (nachstehend abgekürzt als zweischichtig beschichtete Kollektorelektrode) gemäß dieser Erfindung. In 10 ist 1001 das Substrat des photovoltaischen Elements, 1002 die positive Elektrode, 1003 die negative Elektrode und 1004 die zweischichtig beschichtete Kollektorelektrode der Erfindung. Das Substrat 1001 des photovoltaischen Elements wird durch Bildung von Filmen aus p-, i- und n-Halbleitern und transparenten leitfähigen Schichten auf dem Substrat aus rostfreiem Stahl unter Verwendung des CVD- oder Sputter-Verfahrens gebildet. Die positive Elektrode 1002 ist eine Elektrode, welche zur Wiedergewinnung des mit der Kollektorelektrode gesammelten Stroms verwendet wird und geeignete Materialien für diese sind beispielsweise Kupfer oder Silber plattiertes Kupfer, welches gute Leitfähigkeit bietet. Die negative Elektrode 1003 ist eine Elektrode, die zur Wiedergewinnung von Strom aus dem Substrat aus rostfreiem Stahl verwendet wird und das für diese geeignete Material ist auch Kupfer. Die zweischichtig beschichtete Kollektorelektrode 1004 hat die Funktion zur Sammlung des durch das Substrat des photovoltaischen Elements erzeugten Stromes. Die zweischichtig beschichtete Kollektorelektrode 1004 ist mechanisch und elektrisch mit dem Substrat des photovoltaischen Elements und der positiven Elektrode mittels des Thermokompressionsverfahrens verbunden.
Bei dem Verfahren, mit dem der Metalldraht als Kollektorelektrode auf dem photovoltaischen Element angeordnet wird, kann beispielsweise, wenn mehr als ein Draht auf der Oberfläche des photovoltaischen Elements angeordnet wird, eine optimale Effizienz mit Optimierungsverfahren erhalten werden, nämlich Verengung des Abstands für dünne Drähte und Verbreiterung des Abstands für dickere Drähte.
In Bezug auf das Haftverfahren darf die äußerste Schicht der Kollektorelektrode während der Aufbringung des Drahtes nicht gehärtet werden und lediglich von dem Lösungsmittel getrocknet werden. Sie wird erhitzt, um Haftung und Härtung zu erreichen.
(Herstellungsverfahren)
Ein Verfahren zur Herstellung des photovoltaischen Elements der Erfindung ist beispielsweise das Herstellungsverfahren für photovoltaische Zellen, das nachstehend beschrieben wird.
Die Kollektorelektrode wird mit dem Halbleiter oder der transparenten Elektrode der Lichteintrittsseite unter Wärme und/oder Druck haftend verbunden.
Die gewünschte Erwärmungstemperatur liegt beim Erweichungspunkt der Haftschicht und des leitfähigen Harzes der zweiten Schicht, welche die Haftschicht bildet. Es ist gewünscht, lediglich die Haftschicht und die zweite Schicht zu erweichen, um die Haftung der Kollektorelektrode an der Solarzelle ohne Haftung der ersten Schicht unter Beibehaltung der ursprünglichen Filmdicke zu bewirken. Wenn Blockisocyanat als Härtungsmittel für das leitfähige Harz verwendet wird, ist es auch wünschenswert, Temperaturen oberhalb der Dissoziationstemperatur des Isocyanats anzuwenden, so dass die Härtung während des Haftverfahrens eintritt.
Der gewünschte Druck ist derart, dass die Haftschicht und die zweite Schicht einer moderaten Verformung unterliegen aber er muss auch geringer sein als ein Druck, der die Solarzelle zerstört. Spezifisch ausgedrückt, sind 0,1 kg bis 1,0 kg/cm² für Solarzellen mit Dünnfilmen wie amorphes Silizium geeignet.
Wenn die Haftschicht und die zweite Schicht, welche die Haftschicht bilden, vom Heißschmelztyp sind, so ist das gewünschte Haftverfahren, sie zu erweichen und an die Solarzelle anzuhaften. Ein geeigneter Druck kann während des Haftvorgangs ausgeübt werden. Wenn die zweite Schicht thermoplastisch ist, erweicht sie unter Erhitzen. Für Wärme härtende Harze ist es annehmbar, das Lösungsmittel zu trocknen, die Harze während des Aufbringungsverfahrens auf dem Draht im ungehärteten Zustand zu belassen und sie während des Haftvorgangs durch Wärme zu härten.
Die erfindungsgemäße Kollektorelektrode und die photovoltaischen Elemente unter Verwendung der Kollektorelektrode und deren Herstellungsverfahren sind vollkommen auf photovoltaische Elemente anwendbar, die verschieden von der Solarzelle sind.
(Härtungsmittel, die in das leitfähige Haftmittel eingeschlossen werden können)
Eines der Probleme der Herstellung ist, dass es schwierig ist, zur Offline-Herstellung von beschichteten Drahtelektroden und zur Erleichterung der Lagerung bis zur Bildung der Elektroden, die beschleunigte Härtung der Harze zu steuern, nachdem das Harz auf den Metalldraht geschichtet und getrocknet wurde. Unter Verwendung von Blockisocyanat als Härtungsmittel wird nur das in dem Harz enthaltene Lösungsmittel während und nach dem Beschichtungstrocknungsverfahren getrocknet und durch Erhitzen auf eine konstante Temperatur dissoziiert das Blockmittel und ermöglicht aktiven Isocyanatradikalen mit dem Harz zu reagieren, wodurch die Härtung erzielt wird. Während es sehr schwierig war, die beschleunigte Härtung mit anderen Härtungsmitteln zu steuern, werden mit anderen Worten solche Probleme unter Verwendung von Blockisocyanat als Härtungsmittel gelöst.
(Glasübergangspunkt der leitfähigen Haftmittel)
Ein weiteres Problem in Bezug auf die Herstellung war es, dass es für die Handhabung zweckmäßig ist, wenn die Metalldrähte auf eine Spule etc. gewickelt werden, nachdem das Harz aufgebracht wurde, jedoch macht es die Klebrigkeit der beschichteten Drähte selbst schwierig, diese von der Spule abzuwickeln und in einigen Fällen, in denen die Klebrigkeit stark war, wurde die Beschichtung abgelöst. Dies tritt auf, wenn der Glasübergangspunkt des Harzes der Beschichtungsschicht gering ist. Unter Verwendung von Harzen mit Glasübergangspunkten von über 0°C macht sich die Wirkung der Reduktion der Klebrigkeit bemerkbar, aber bessere Ergebnisse werden erhalten, wenn die Glasübergangstemperatur oberhalb von 100°C liegt. Durch Vermischen von Polymeren mit unterschiedlichen Glasübergangspunkten wird es auch möglich, Beschichtungsschichten mit überlegenen Eigenschaften hinsichtlich Flexibilität, Haftung und reduzierter Klebrigkeit zu bilden. Bevorzugte Kombinationen sind Urethanharz und Phenoxyharz etc.
(Mittlerer Teilchendurchmesser der Primärteilchen der leitfähigen Teilchen)
Zur stabilen Gewinnung einer Beschichtungsschicht mit gleichmäßiger Filmdicke und guter Leitfähigkeit wird die Dispersionsfähigkeit der leitfähigen Teilchen in dem Harz ebenso wie die Auswahl von hohem Polymer wichtig. Obwohl der Durchmesser eines leitfähigen Teilchens kleiner sein sollte als die Dicke der leitfähigen Beschichtungsschicht, erhöht ein zu geringer Durchmesser den Widerstand auf der Oberfläche der Teilchen, wo sie sich gegenseitig kontaktieren, und macht es unmöglich, den gewünschten spezifischen Widerstand zu erhalten. Wenn die leitfähigen Teilchen in dem Harz dispergiert werden, existieren agglomerierte Teilchen wie Primärteilchen, welche systematisch agglomerierte Kristallite sind, sekundäre Teilchen, welche aus primären Teilchen bestehen und unter Einfluss der Ladung auf der Oberfläche der Teilchen oder durch van-der-Waals-Kraft oder durch andere Kraft agglomerieren. Wenn die Dispersionsfähigkeit schlecht ist, existieren agglomerierte Teilchen höherer Ordnung und verursachen nicht nur ungleichmäßige Filmdicke sondern auch instabile Leitfähigkeit. Diese Erfindung hat das Problem gelöst, indem der mittlere Teilchendurchmesser von Primärteilchen der leitfähigen Teilchen in der Beschichtungsschicht größer als 0,02 μm und kleiner als 15 μm gemacht wird und diese Größe die Bildung von agglomerierten Teilchen höherer Ordnung verhindert. Als Verfahren zur Messung des Agglomerationszustands der Teilchen in der Dispersion und des Teilchendurchmessers (im Allgemeinen „Sichten" genannt) gibt es das Laserdiffraktionsverfahren, das Lichtteilchen-Korrelationsverfahren, das Lichtstreuungsverfahren etc.
Die geeigneten leitfähigen Teilchen für die Beschichtungsschicht sind Graphit, In₂O₃, SnO₂, TiO₂, ITO, ZnO und oxidische Halbleitermaterialien aus den Materialien durch Zugabe geeigneter Dotierungsmittel. Die leitfähigen Teilchen und das Polymer werden mit einem geeigneten Verhältnis vermischt, um den gewünschten spezifischen Widerstand zu erhalten. Obwohl erhöhte leitfähige Teilchen den spezifischen Widerstand reduzieren, verringern sie das Verhältnis des Harzes, was zu schlechter Stabilität als Beschichtungsfilm führt. Daher sollte ein geeignetes Verhältnis in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Art des Hochpolymers und der leitfähigen Teilchen und der physikalischen Eigenschaften, die für den Film gewünscht sind, ausgewählt werden. Genauer ergeben etwa 5 Volumenprozent bis 95 Volumenprozent an leitfähigen Teilchen einen guten spezifischen Widerstand. Wenn die leitfähigen Teilchen und das Polymer vermischt werden, können gewöhnliche Dispersionsverfahren wie eine Dreiwalzenmühle oder eine Lackschüttelvorrichtung etc. verwendet werden. Während oder nach der Dispersion kann der leitfähige Lack mit einem geeigneten Lösungsmittel verdünnt werden, um die Viskosität einzustellen.
(Die Dicke der aus dem leitfähigen Haftmittel bestehenden Beschichtungsschicht)
Ein Problem während und nach der Bildung von Elektroden auf einem photovoltaischen Element ist die Bildung von Nadellöchern, die Leckstrom zu fehlerhaften Teilen verursachen und die Eigenschaften des photovoltaischen Elements reduzieren. Jedoch wird dieses Problem durch genaue Bildung von Beschichtungsschichten und Bildung von Beschichtungsschichten mit ausreichender Dicke gelöst. Die Dicke der Beschichtungsschicht variiert mit dem Durchmesser des Metalldrahts oder den gewünschten Eigenschaften. Wenn der Metalldraht beispielsweise 100 μm im Durchmesser ist, ist die gewünschte Dicke mit ausreichender Funktion als Sperrschicht gegen Leckstrom und gleichzeitig ohne Verursachung von extremen Schattenverlust, zwischen 1 μm und 30 μm. Während der Bildung von Elektroden ist ein weiteres Problem, dass Metalldrähte das Solarzellsubstrat berühren und Nebenschluss verursachen. Die Lösung dieses Problems liegt in der Bildung von mehr als zwei Beschichtungsschichten und der vollständigen Härtung der innersten Schicht der Beschichtungsschicht während des Beschichtens. Auf diese Weise wird verhindert, dass Metalldrähte direkt das Solarzellsubstrat während des Kompressionsverfahrens kontaktieren. Die Probleme wie Migration etc., die bei Verwendung eines photovoltaischen Elements im Freien auftreten, können gelöst werden durch Trennung von Funktionen in Schichten, durch Herstellung von mehr als zwei Schichten der Beschichtungsschichten, sodass sie Funktionen wie Stromsammlung, Nebenschlussvermeidung, Migrationsvermeidung, Elektrodenfixierung etc. vereinigen.
Die 2A zeigt eine Schnittansicht einer Elektrode mit leitfähiger Beschichtungsschicht darauf. 2C zeigt die Schnittansicht des Teils, wo die Elektrode an dem Substrat eines photovoltaischen Elements durch die Beschichtungsschicht fixiert ist. In 2A und 2C ist 201 der Metalldraht, 202 die primäre Beschichtungsschicht, die direkt auf den Metalldraht geschichtet ist, 203 ist die sekundäre Beschichtungsschicht, die die äußerste Schicht bildet, 205 ist die Beschichtungsschicht (insgesamt), bestehend aus leitfähigen Haftmittel und 206 ist das Substrat des photovoltaischen Elements. Die Beschichtung von leitfähigen Beschichtungsschichten wird in wünschenswerter Weise konzentrisch ausgeführt. Als Verfahren zur Beschichtung des leitfähigen Harzes auf dem Metalldraht können das gewöhnliche Ausbreitungsverfahren von isolierenden Beschichtungsfilmen, das Verfahren zur Verwendung für Emailledraht in geeigneter Weise verwendet werden. Im Detail wird das leitfähige Harz mit einem Lösungsmittel verdünnt, um eine geeignete Viskosität zu erhalten, dann auf den Metalldraht mit einem Walzenbeschichter etc. geschichtet. Der beschichtete Draht wird durch eine Düsenvorrichtung hindurchgeführt, um eine gewünschte Dicke zu bilden und wird in einen Ofen gegeben, um das Lösungsmittel zu trocknen und durch Wärme zu härten.
(Komponenten des photovoltaischen Elements)
Im Folgenden Teil werden die Komponenten des photovoltaischen Elements gemäß der Erfindung unter Verwendung von 4A, 4C und 13 erklärt. 4A zeigt eine amorphe Silizium-Solarzelle, die eine Einzelzellenstruktur mit Lichteinfall auf der anderen Seite des Substrats aufweist. 4C zeigt eine amorphe Silizium-Solarzelle, die eine Dreifachstruktur der Solarzelle in 4A aufweist. 13 zeigt die Solarzellen, gesehen von der Seite des Lichteinfalls, wie sie in 4A und 4C gezeigt sind. Gitterelektroden von etwa 30 cm Länge sind gebildet, wie zu sehen ist.
Obwohl keine Erläuterungen gezeigt sind, versteht es sich von selbst, dass die Zusammensetzung gemäß der erfinderischen Idee auf amorphe Silizium-Solarzellen, die auf einem transparenten isolierenden Substrat akkumuliert sind und auch auf monokristalline und polykristalline Dünnfilm-Solarzellen angewendet werden kann.
In 4A zeigt 401 das Hilfssubstrat, 402 zeigt die untere Elektrode, 403, 404 und 405 zeigen jeweils die Halbleiterschicht, die den pin-Übergang bildet, 406 zeigt die obere Elektrode aus transparentem leitfähigem Film und 407 zeigt die Gitterelektrode unter Verwendung der Kollektorelektrode.
In 4C zeigen 403, 404 und 405 die Halbleiterschichten, die den ersten pin-Übergang bilden, 413, 414 und 415 zeigen die Halbleiterschichten, die den zweiten pin-Übergang bilden, 423, 424 und 425 zeigen die Halbleiterschichten, die den dritten pin-Übergang bilden.
In 13 zeigt 1301 das Metall-Endstück, 1302 zeigt den Ausgabeport der Anode und 1303 zeigt den Ausgabeport der Kathode.
(Substrat)
Das Substrat 401 gemäß der Erfindung ist eine Membran, die die Halbleiterschichten 403, 404 und 405 mechanisch hält, welche eine Dünnfilm-Solarzelle wie nicht-kristallines Silizium sind. Es wird auch als Elektrode in einigen Fällen verwendet. Das Substrat 401 besitzt eine erforderliche Wärmebeständigkeit gegenüber der Erwärmungstemperatur für die Bildung des Films aus den Halbleiterschichten 403, 404 und 405. Jedoch kann sowohl eine mit elektroleitfähiger Eigenschaft als auch eine mit elektroisolierender Eigenschaft verwendet werden. Als elektroleitfähige Materialien werden Metalle wie Fe, Ni, Cr, Al, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb und Ti verwendet; deren Legierungen, z. B. eine dünne Platte aus Messing und rostfreiem Stahl und dessen Komplex, Kohlenstoffbahn und zinkplattierte Stahlplatte sind unter denjenigen, die verwendet werden können. Als elektro-isolierende Materialien werden Filme oder Bahnen von wärmebeständigem Harz wie Polyester, Polyethylen, Polycarbonat, Celluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol, Polyamid, Polyimid und Epoxyharz verwendet. Es können auch eine Verbindung mit dem Harz und Glasfaser, Kohlenstofffaser, Borfaser, Metallfaser genannt werden. Auf der Oberfläche der dünnen metallischen Platte und der Harzbahn wird eine Beschichtungsbehandlung mit einem dünnen Metallfilm aus Fremdmaterial und/oder einem isolierenden Dünnfilm aus SiO₂, Si₃N₄, Al₂O₃, AlN etc. durch ein Sputter-, Dampfabscheidungs- und Plattierungsverfahren ausgeführt. Glas und Keramik werden auch genannt.
(Untere Elektrode)
Gemäß der Erfindung ist die untere Elektrode 402 eine Elektrode, um die auf den Halbleiterschichten 403, 404 und 405 erzeugte elektrische Energie abzunehmen. Es ist erforderlich, dass sie eine Arbeitsfunktion aufweist, um einen Ohmschen Kontakt mit der Halbleiterschicht 403 zu bilden. Als Materialien werden z. B. Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti, Mo, W, Fe, V, Cr, Cu, rostfreier Stahl, Messing, Nichrom, SnO₂, In₂O₃, ZnO, ITO etc. als einfache metallische Substanzen oder als deren Legierungen oder als transparente leitfähige Oxide (TCO) etc. verwendet. Obwohl die Oberfläche der unteren Elektrode 402 wünschenswerterweise glatt ist, kann die Oberfläche eine Textur aufweisen, um gestreute Reflexion von Licht zu verursachen. Wenn das Substrat 401 leitfähig ist, muss die untere Elektrode 402 nicht notwendigerweise hergestellt werden.
Die Verfahren zur Herstellung der unteren Elektrode sind Plattierung, Abscheidung, Sputtern etc. Als Verfahren zur Herstellung der oberen Elektrode gibt es das Ohmsche Widerstandsheiz-Abscheidungsverfahren, das Elektronen-Heizabscheidungsverfahren, das Sputter-Verfahren, das Sprühverfahren etc. und es kann das gewünschte ausgewählt werden.
(Halbleiterschicht)
Gemäß der Erfindung sind die genannten Halbleiterschichten amorphes Silizium, polykristallines Silizium, monokristallines Silizium etc. In einer amorphen Silizium-Solarzelle sind die Halbleitermaterialien zum Aufbau der i-Schicht 401, a-Si:H, a-Si:F, a-Si:H:F, a-SiGe:H, a-SiGe:F, a-SiGe:H:F, a-SiC:H, a-SiC:F, a-SiC:H:F, etc. Die genannten sind amorphe Halbleiter der sog. Gruppe IV und Legierungen der Gruppe IV. Die Halbleitermaterialien zum Aufbau der p-Schicht 405 oder der n-Schicht 403 werden erhalten aus den Halbleitermaterialien für die i-Schicht 404 durch Dotierung mit Steuerungsmittel für Valenzelektronen. Als Materialien für das Steuerungsmittel für Valenzelektronen zur Gewinnung von p-Typ Halbleiter werden Verbindungen von Elementen in der Gruppe III des Periodensystems verwendet. Elemente in der Gruppe III sind B, Al, Ga und In. Als Steuerungsmittel für Valenzelektronen zur Gewinnung von n-Typ Halbleiter werden die Verbindungen der Elemente in der Gruppe V des Periodensystems verwendet. Die Elemente in Gruppe V sind P, N, As und Sb.
Die Verfahren zur Bildung von Filmen aus amorphem Silizium für Halbleiterschichten können je nach Wunsch aus gut bekannten Verfahren gewählt werden, wie das Abscheidungsverfahren, das Sputter-Verfahren, das RF-Plasma-CVD-Verfahren, das Mikrowellenplasma-CVD-Verfahren, das ECR-Verfahren, das thermische CVD-Verfahren, das LPCVD-Verfahren etc. Industriell wird das RF-Plasma-CVD-Verfahren vorzugsweise verwendet, indem das Materialgas mit RF-Plasma zersetzt wird und auf dem Substrat akkumuliert wird. Jedoch besitzt das RF-Plasma-CVD-Verfahren Probleme wie geringe Ausbeute bei der Materialgaszersetzung (etwa 10%) und der geringen Akkumulierungsgeschwindigkeit (etwa 0,1 nm/s bis 1 nm/s). Das Mikrowellen-Plasma-CVD-Verfahren erregt Aufmerksamkeit als verbessertes Verfahren für diese Probleme. Als Reaktor für die Filmbildung können gut bekannte Vorrichtungen wie ein absatzweiser Reaktor oder eine Vorrichtung für die kontinuierliche Filmbildung etc. verwendet werden, wie auch immer gewünscht. Die Solarzelle der Erfindung kann auch für sog. Tandemzellen oder Triplezellen verwendet werden, in der mehr als zwei Halbleiterverbindungen laminiert werden, um eine bessere spektrale Empfindlichkeit und höhere Spannung zu erhalten.
(Obere Elektrode)
Gemäß der Erfindung ist die obere Elektrode 406 die Elektrode, um die in den Halbleiterschichten 403, 404 und 405 erzeugte elektromotorische Kraft abzunehmen. Sie erzeugt ein Paar mit der unteren Elektrode 402. Die obere Elektrode 406 ist nötig für Halbleiter mit hohem Schichtwiderstand wie amorphes Silizium. Da kristalline Solarzellen einen geringen Schichtwiderstand besitzen, benötigen sie nicht unbedingt die obere Elektrode. Die obere Elektrode 406 wird auf der Lichteinfallsseite positioniert und sie muss transparent sein und sie wird auch die transparente Elektrode genannt. Die obere Elektrode 406 besitzt wünschenswerterweise mehr als 85% Durchlässigkeit für die effektive Absorption von Sonnenlicht und fluoreszenten Tageslichtlampen etc. in die Halbleiterschichten. Vom elektrischen Standpunkt ist es gewünscht, dass die obere Elektrode 406 einen Schichtwiderstandswert von weniger als 100 Ω/⎕ aufweist, um den mit Licht erzeugten elektrischen Strom horizontal zu den Halbleiterschichten fließen zu lassen. Materialien mit diesen Eigenschaften sind Metalloxide von SnO₂, In₂O₃, ZnO, CdO, CdSnO₄, ITO, etc.
(Gitterelektrode)
Die Gitterelektrode 407 besteht aus dem Metalldraht 201, wie in 2A gezeigt, und der leitfähigen Beschichtungsschicht 205. Die leitfähige Beschichtungsschicht 205 muss einen Widerstandswert besitzen, der ausreichend gering ist, um nicht die Effizienz des photovoltaischen Elements zu reduzieren und gleichzeitig ausreichend hoch, um Nebenschluss zu verhindern. Das bedeutet, sie wirkt nicht als Widerstand gegenüber dem durch die Solarzellen erzeugten elektrischen Strom, sondern arbeitet als Widerstand, um ernsthafte Leckage zu verhindern, wenn irgendein Defekt in der Umgebung besteht. Der geeignete spezifische Widerstandswert für die leitfähige Beschichtungsschicht 205 hängt ab von dem Aufbau des Gitters und von dem elektrischen Stromwert des photovoltaischen Elements und dem Niveau von Fehlstellen an dessen Betriebspunkt. Der gewünschte Wert des spezifischen Widerstands ist 0,1 bis 100 Ωcm. Wenn Nebenschluss in diesem Bereich auftritt, wird der Wert zu einem ausreichenden Widerstand und gleichzeitig ist dieser Wert fast vernachlässigbar gegenüber dem in dem photovoltaischen Element erzeugten elektrischen Strom. Die Gitterelektrode 407 wird auf der Oberfläche der Lichteintrittsseite des photovoltaischen Elements 400 (in 4A gezeigt) positioniert. Als Gitteranordnung ist die parallele Anordnung mit geeigneten Intervallen empfehlenswert. Die erfindungsgemäßen Kollektorelektroden sind insbesondere geeignet zur Bildung einer Solarzelle mit großer Fläche. Wenn die Solarzelle beispielsweise mit 30 cm² gebaut wird, ist lediglich der Einbau der erfindungsgemäßen Kollektorelektroden mit 30 cm Länge parallel auf der Halbleiterschicht mit vorgeschriebenen Intervallen nötig. Da die Elektrode derart aufgebaut ist, dass die durch Nebenschluss oder Lecks verursachte Stromleckage verringert wird, ist sie ferner für amorphe Silizium-Solarzellen geeignet. Eine derartige Zusammensetzung ist jedoch natürlich auch auf andere Typen von Solarzellen als den amorphen Siliziumtyp anwendbar, nämlich auf die Solarzelle vom monokristallinen, polykristallinen Typ oder andere Halbleiter als Silizium oder vom Schottky-Verbindungstyp.
(Endstück)
Gemäß der Erfindung ist das Endstück 501 der Kollektor, der den fließenden Strom an der Gitterelektrode 407 an einem Ende sammelt. Als Materialien für den Kollektor sind Metalle wie Cu, Ag, Pt und Legierungen dieser Metalle verwendbar. Die gewünschte Form sind Bahnen, Bänder oder Folien, die mit Haftmitteln geklebt werden.
(Verfahren zur Bildung der Kollektorelektrode auf dem photovoltaischen Element)
Gemäß der Erfindung wird als Verfahren zur Bildung der Kollektorelektrode auf dem photovoltaischen Element das folgende Verfahren erläutert, wie Solarzellen aufgebaut werden.
Die Kollektorelektroden sind wünschenswerterweise auf der Lichteinfallsseite mit der Halbleiterschicht oder auf der Oberfläche des transparenten leitfähigen Films unter Verwendung von Wärme, Druck oder beidem zu verkleben.
Die bevorzugte Erwärmungstemperatur ist höher als der Erweichungspunkt der äußersten Beschichtungsschicht, welche zu der Klebeschicht wird und des hohen Polymers, das die Beschichtungsschicht bildet. Wenn das Härtungsmittel für das leitfähige Harz aus Blockisocyanaten besteht, ist es wünschenswert, die Temperatur höher als die Dissoziationstemperatur des Blockisocyanats zu halten, dann das Harz während des Klebeverfahrens durch Wärme härten zu lassen.
Der bevorzugte Druck sollte ausreichend hoch sein, um die Klebeschicht, die äußerste Schicht der Beschichtungsschicht in geeigneter Weise zu transformieren, sollte aber geringer als der Druck sein, der die Beschädigung der Solarzelle verursacht. Im Detail ist für eine filmartige Solarzelle wie amorphes Silizium beispielsweise ein Druck von 0,1 kg/cm² bis 1,0 kg/cm² geeignet.
Als Klebeverfahren ist es wünschenswert, wenn die Klebeschicht, die äußerste Schicht der Beschichtungsschicht von Heißschmelztyp ist, diese an die Solarzelle durch Erweichung unter Erwärmen zu kleben. Während des Klebens kann ein gewünschter Druck ausgeübt werden.
(Verkapselung)
Die mit dem vorstehenden Verfahren hergestellte Solarzelle wird durch gut bekannte Verkapselung modularisiert, um die Witterungsbeständigkeit und mechanische Festigkeit zu verbessern. Als Verkapselungsmaterial in Bezug auf die Haftschicht wird bevorzugt EVA (Ethylenvinylacetat) hinsichtlich der Hafteigenschaft an Solarzellen, Witterungsbeständigkeit und Puffereffekt verwendet. Zur weiteren Verbesserung von Feuchtigkeitsbeständigkeit und Antikratzeigenschaft wird ein Fluorharz als Oberflächenschutzschicht laminiert. Beispielsweise werden 4-Fluorethylen-Copolymer TFE (Du Pont TEFLON), Copolymer von 4-Fluorethylen und Ethylen ETFE (Du Pont TEFZEL), Polyvinylfluorid (Du Pont TEDLER), Polyvinylfluorid (Du Pont TEDLER), Polychlorfluorethylen CTFEC (Daikin Industries Neoflon) genannt. Witterungsbeständigkeit kann auch durch Zugabe von gut bekanntem UV-Absorbern verbessert werden.
Als Verfahren zur Verkapselung ist es beispielsweise gewünscht, gut bekannte Vorrichtungen wie eine Vakuumlaminiervorrichtung für die Thermokompressionsbindung des Solarzellensubstrats und des Harzfilms im Vakuum zu verwenden.
(Ausführungsform)
Das Folgende ist die detaillierte und ausgeführte Erklärung der Kollektorelektrode, des photovoltaischen Elements mit den Kollektorelektroden und deren Bauverfahren gemäß der Erfindung. Jedoch soll diese Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt sein.
Zuerst wird in den Ausführungsformen 1 bis 40 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 2 eine detaillierte Diskussion des Falls gegeben, in dem leitfähiges Haftmittel aus leitfähigen Teilchen und hohem Polymer besteht.
Zweitens wird in den Ausführungsformen 41 bis 46 und in den Vergleichsbeispielen 3 bis 4 eine detaillierte Diskussion des Falls gegeben, in dem die Beschichtungsschicht aus wenigstens mehr als zwei Schichten besteht und wenigstens das leitfähige Haftmittel, das die äußerste Schicht der Beschichtungsschichten bildet, besteht aus noch nicht gehärtetem, aber wärmehärtendem hohem Polymer.
Ferner wird in den Ausführungsformen 47 bis 55 und den Vergleichsbeispielen 5 bis 6 eine detaillierte Diskussion des Falls gegeben, in dem das leitfähige Haftmittel ein Kopplungsmittel enthält.
In Bezug auf die Ausführungsform 1 bis 40 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 2 werden die folgenden Informationen gesammelt und in den Tabellen 9 bis 16 gezeigt; die Bildungsbedingungen der Kollektorelektrode, die Solarzellenstruktur und die charakteristischen Auswertungsergebnisse der Solarzellen.
(Ausführungsform 1)
In dieser Ausführungsform wird eine Erklärung gegeben für den Fall, in dem eine Kollektorelektrode zusammengesetzt ist aus Kupferdraht, Ruß und Urethan.
Wie 1A zeigt, wurde die Kollektorelektrode 100 der Erfindung wie folgt gebildet. Als Metalldraht 101 wurde Kupferdraht mit 100 μm Durchmesser verwendet.
Die Kohlenstoffpaste zur Bildung des leitfähigen Haftmittels für die Beschichtungsschicht 102 wurde wie folgt hergestellt. Zuerst wurde ein gemischtes Lösungsmittel von Ethylacetat 2,5 g und IPA 2,5 g in eine Schüttelflasche für die Dispersion gegeben. Dann wurden 22,0 g Urethanharz, der Hauptinhaltsstoff in die Schüttelflasche zugegeben und alles wurde mit der Kugelmühle innig vermischt. Das zahlenbezogene mittlere Molekulargewicht des Urethanharzes war 3000. Dann wurden 1,1 g Blockisocyanat als Härtungsmittel und 10 g Glaskugeln für die Dispersion zu der Lösung zugegeben. Dann wurden als leitfähige Teilchen 2,5 g Ruß mit 0,05 μm mittlerer Primärteilchendurchmesser zu der Lösung zugegeben.
Die die Materialien enthaltende Schüttelflasche wurde in einem Lackschüttler von Toyo Seiki Co. für 10 Stunden zur Dispersion gegeben. Dann wurden die Glaskugeln für die Dispersion aus der hergestellten Paste entfernt. Der mittlere Teilchendurchmesser der Paste wurde mit etwa 1 μm gemessen. Die Ergebnisse der Verwendung einer Kugelmühle anstelle eines Lackschüttlers waren fast die gleichen.
Die Paste wurde bei 160°C 30 Minuten lang gehärtet, die Standardhärtungsbedingungen des Härtungsmittels. Dessen spezifischer Volumenwiderstand wurde mit 0,6 Ωcm gemessen, was zeigte, dass er ausreichend gering war.
Das Hohlraumverhältnis der Paste wurde mit einem Hg-Porosimeter mit 0,01 ml/g gemessen. Dann wurde Ruß aus der Paste entfernt und nur das Harz wurde gehärtet, um eine Bahn zu bilden. Das Gelverhältnis wurde mit etwa 100% gemessen.
Die Beschichtungsschicht 102 wurde wie folgt gebildet unter Verwendung einer vertikalen Drahtbeschichtungsvorrichtung 300, die in 3 gezeigt ist.
Zuerst wurde die Ausgabetrommel 301 eingesetzt, mit einer Trommel, auf die der Metalldraht 307 gewickelt wurde. Dann wurde der Metalldraht in Richtung der Aufnahmetrommel 310 gedehnt. Dann wurde die Paste in den Beschichter gegossen.
Die Beschichtungsgeschwindigkeit war 40 m/min und die Verweilzeit betrug 2 Sekunden. Der Trocknungsofen 306 wurde auf 120°C eingestellt. Die Beschichtung wurde fünfmal durchgeführt. Der Ziehvorgang für die Emaillebeschichtung wurde mit einer Vielzahl von Durchmessern von 110 μm bis 200 μm verwendet. Unter dieser Bedingung wurde die Paste unter Verdampfung des Lösungsmittels und in ungehärtetem Zustand konserviert. Die Dicke der Beschichtungsschicht 202 betrug im Mittel 20 μm. Variationen in der Filmdicke nach der Beschichtung lagen innerhalb von ±0,5 μm pro 100 m.
Als Ausführungsform der Erfindung wurde eine amorphe Solarzelle 400 aufgebaut. Sie besaß die Schichtzusammensetzung, wie sie in 4C gezeigt ist und eine Dreifachstruktur mit pin-Übergang mit Gitterelektrode von 30 cm Länge.
Zuerst wurde ein SUS 430 BA Substrat 401 ausgiebig entfettet und gewaschen, dann in eine DC- Sputtervorrichtung (nicht gezeigt) gegeben, um 450 nm an Ag zu akkumulieren, gefolgt von 1000 nm an ZnO. So wurde die untere Elektrode 402 gebildet. Das Substrat wurde herausgenommen und in eine Mikrowellen-Plasma-CVD-Filmbildungsvorrichtung (nicht gezeigt) gegeben, um eine Siliziumschicht als n-Schicht 403, eine Silizium-Germanium-Schicht als i-Schicht 404 und eine Siliziumschicht als p-Schicht 405 zu bilden. So wurde die untere Schicht gebildet. Dann wurde auf gleiche Weise die mittlere Schicht gebildet, in der Reihenfolge von Siliziumschicht als n-Schicht 413, Silizium-Germanium-Schicht als i-Schicht 414 und Siliziumschicht als p-Schicht 415. Die oberste Schicht der Siliziumschicht wurde gebildet, in der Reihenfolge von n-Schicht 423, i-Schicht 424 und p-Schicht. So wurde die Halbleiterschicht akkumuliert. Dann wurde diese in die Sputter-Vorrichtung (nicht gezeigt) gegeben, um 70 nm ITO-Film, den transparenten leitfähigen Film 406, der auch eine Funktion geringer Reflexion aufwies, zu bilden. Dann wurde das Solarzellensubstrat 401 zu einer Größe von 30 × 30 cm mit einer effektiven Fläche von 900 cm² zugeschnitten, indem unnötige Teile des transparenten leitfähigen Films unter Verwendung von Ätzpaste, deren Hauptinhaltsstoff Eisen(III)chlorid ist und eines auf dem Markt befindlichen Druckers entfernt.
Dann wurde aus der effektiven Fläche die Anode 802 und die Kathode 803, beide aus hartem Kupfer hergestellt. Als Kollektorelektrode 805 wurde der beschichtete Draht 100 zwischen den beiden Anoden 802 mit 6 mm Abständen und innerhalb der effektiven Fläche gedehnt und diese wurde dann mit einem unter UV-Strahl härtendem Haftmittel befestigt.
Der befestigte Beschichtungsdraht 100 wurde durch Thermokompression unter Verwendung einer Heizvorrichtung (nicht gezeigt) gebunden, um die Kollektorelektrode 804 auf der Zelloberfläche des Solarzellensubstrats 401 und auf der Anode 802 zu bilden. So wurde eine Dreifachzelle mit 30 × 30 cm aufgebaut, wie sie in 8A gezeigt ist. Die Heizbedingungen waren 200°C für 45 Sekunden und bei einem Druck von 1 kg/cm².
Die Verkapselung dieser Probe wurde wie folgt durchgeführt. Auf der Oberseite und Unterseite des Solarzellensubstrats 801 wurden ebenes Glas und EVA laminiert und ein fluorhaltiger Harzfilm ETFE (Tefzel von Du Pont) wurde ferner auf die Oberseite und Unterseite laminiert. Dann wurde das Substrat in einen Vakuumlaminator gegebenen und bei 150°C 60 Minuten lang laminiert.
Mit dem gleichen Verfahren wurden 50 Solarzellenmodule aufgebaut.
Die anfänglichen Charakteristika der erhaltenen Probe wurden wie folgt gemessen. Zuerst wurde die Spannungs-Stromcharakteristik im Dunkelzustand gemessen. Der Nebenschlusswiderstand wurde mit der Steigung in der Nähe der Ausgangsposition mit 200 kΩcm² bis 500 kΩcm² gemessen, was ein bevorzugtes Ergebnis ist. Dann wurden die Solarzellcharakteristika unter Verwendung einer Pseudosonnenlichtquelle (nachstehend Simulator genannt) mit einer Lichtmenge von 100 mW/cm² mit dem AM 1,5 globalen Sonnenlichtspektrum gemessen. Die erhaltene Umwandlungseffizienz war 9,6% + 0,02%, was bevorzugte Charakteristika mit geringer Variation zeigt. Der serielle Widerstand war 32,0 Ωcm² im Mittel und ist auch ein bevorzugter Wert. Die Ausbeute der normalen I-V-Kurve war mit 94% bevorzugt.
Der Zuverlässigkeitstest wurde mit diesen Proben entsprechend dem japanischen Industriestandard C 8917, das Umwelttestverfahren für kristalline Solarzellenmodule und der hydrothermische Zyklustest A-2, bereitgestellt durch das Ausdauertestverfahren, durchgeführt.
Die Proben wurden in einen Thermohygrostat gegeben, der Temperaturen und Feuchtigkeit steuern kann und Zyklusuntersuchungen mit Variation zwischen –40°C und +85°C (mit relativer Feuchtigkeit von 85%) wurden 20 mal wiederholt. Dann wurden die Proben nach vollständigem Zyklustest auf ihre Solarzellcharakteristika in gleicher Weise wie die anfänglichen Charakteristika unter Verwendung des Simulators gemessen. Deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als der ursprüngliche Wert, was kein Auftreten von bedeutender Verschlechterung zeigt.
Die Ergebnisse dieser Ausführungsform zeigen eine Solarzelle mit Kollektorelektroden aus dem mit dem erfindungsgemäßen leitfähigen Haftmittel beschichteten Metalldraht, der bevorzugte Charakteristika und hohe Zuverlässigkeit besitzt.
(Vergleichsbeispiel)
In diesem Beispiel wird als herkömmliches Beispiel eine Erklärung gegeben für den Fall, in dem die Kollektorelektrode aus Kupferdraht mit fluorhaltiger Harzpaste, die Kohlenstoff enthält, besteht.
Zum Vergleich wurde die herkömmliche Kollektorelektrode 100 auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 gemäß 1A aufgebaut, mit den folgenden Ausnahmen.
Die für die Beschichtungsschicht 102 der Kollektorelektrode 101 in 1A verwendete Paste war eine fluorhaltige Harzpaste (Electrodag +502 SS von Rcheson Colloid), ähnlich derjenigen, die in US-Patent Nr. 4,260,429 erwähnt ist.
Der Draht wurde auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 beschichtet. Die Dicke der Beschichtungsschicht 102 war im Mittel 20 μm und die Abweichung in der Filmdicke auf 100 m Länge war über ±1,0 μm nach der Beschichtung.
Die Paste wurde bei 120°C fünf Minuten lang gehärtet, die Standardhärtungsbedingung für das Härtungsmittel. Der spezifische Volumenwiderstand wurde mit 0,1 Ωcm² gemessen, ein ausreichend geringer Wert. Das Hohlraumvolumen in diesem leitfähigen Haftmittel war 0,05 ml/g. Dann wurden wie in Ausführungsform 1 50 Solarzellenmodule aufgebaut unter Verwendung dieses Drahts als Kollektorelektroden.
Die anfänglichen Charakteristika der erhaltenen Proben wurden mit einem ähnlichen Verfahren wie in Ausführungsform 1 gemessen. Zuerst wurde der Nebenschlusswiderstand mit 4 kΩcm² bis 300 kΩcm² gemessen, der eine weite Variation zeigt. Dann wurde die Umwandlungseffizienz mit 9% ±1,2% mit weiter Variation erhalten. Der serielle Widerstand der normalen I-V-Kurve wurde mit 32,1 Ωcm² im Mittel erhalten, ein bevorzugter Wert. Die anfängliche Ausbeute der normalen I-V-Kurve war mit 64% gering.
Der Zuverlässigkeitstest wurde mit dieser Probe ähnlich wie in Ausführungsform 1 durchgeführt. Die getestete Probe wurde auf ihre Solarzellencharakteristika mit dem Simulator ähnlich wie die anfänglichen Charakteristika gemessen. Das Ergebnis war im Mittel 11% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz und zeigt das Auftreten einer bedeutenden Verschlechterung. Es wurde gemessen, dass der serielle Widerstand auf 62 Ωcm² im Mittel angestiegen war. Dies zeigte, dass der Anstieg des seriellen Widerstands verursacht war durch die Verschlechterung der Umwandlungseffizienz.
Es wird angenommen, dass Atmosphärenfeuchtigkeit in die Vorrichtung eingetreten war und den Widerstand in der Grenzschicht des Kontaktteils der Paste in der Haftgrenzschicht der Beschichtungsschicht und der transparenten leitenden Filmoberfläche erhöht hatte.
Dieses Ergebnis zeigt, dass die Solarzelle unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kollektorelektroden eine gute anfängliche Ausbeute und bevorzugte Zuverlässigkeit besaß.
(Ausführungsform 2)
In diesem Beispiel wird eine Erklärung gegeben für den Fall, in dem die Kollektorelektrode aus Kupferdraht, ITO und Butyral bestand.
In diesem Fall wurde das gleiche Verfahren zum Aufbau von Kollektorelektroden wie in Ausführungsform 1 verwendet, außer dass für die erfindungsgemäße, in 1A gezeigte Kollektorelektrode 100 gemäß der Erfindung Butyralharz (Slec BL – S von Sekisui Chemical Co., Ltd.) als Hauptinhaltsstoff des hohen Polymers zur Bildung des leitfähigen Haftmittels verwendet wurde und, dass ITO-Pulver (HYX von Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.) mit 0,05 μm mittlerer primärer Teilchendurchmesser als leitfähige Teilchen verwendet wurden.
Die vorstehend beschriebene Paste wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingung des vorstehend beschriebenen Härtungsmittels waren und dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass der spezifische Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,2 Ωcm² betrug. Ferner wurde die Lichtdurchlässigkeit unter Verwendung eines Spektroskops gemessen und die Durchlässigkeit war zufrieden stellend, da der gemessene Wert 90% bei 400 nm betrug. Das Hohlraumvolumen in diesem leitfähigen Haftmittel betrug 0,02 ml/g und das Gelverhältnis war 20%. Das mittlere Molekulargewicht des Polymerharzes war 50000.
Der Draht wurde als erste Ausführungsform beschichtet, um eine Kollektorelektrode 100 zu bilden. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Charakteristika der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Charakteristika konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 9,7% ±0,05% betrug, der Nebenschlusswiderstand 250 bis 300 kΩcm² und der serielle Widerstand 32,5 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 94% zufriedenstellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach dem beendeten Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die gemessene Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine bedeutende Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarzelle unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besaß.
(Ausführungsform 3)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Ag-Draht, Urethan und SnO₂ aufweist.
In dieser Ausführungsform wird eine Kollektorelektrode 100 gemäß der Erfindung, wie sie in 1A gezeigt ist, als erste Ausführungsform hergestellt, außer dass ein Metalldraht 101 aus Silber gebildet wird und SnO₂-Pulver, hergestellt von Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd., dessen mittlerer Primärteilchendurchmesser 0,2 μm beträgt als leitfähiges Teilchen zur Bildung einer Beschichtungsschicht 102 verwendet wird.
Die vorstehend beschriebene Paste wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen des vorstehend beschriebenen Härtungsmittels waren, und dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass der spezifische Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,0 Ωcm² war. Der Draht wurde als erste Ausführungsform beschichtet, um eine Kollektorelektrode 100 zu bilden. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 9,1% ±0,06%, der Nebenschlusswiderstand 250 bis 400 kΩcm², der serielle Widerstand 32,9 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 92% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,5% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine bedeutende Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besitzt.
(Ausführungsform 4)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Au-Draht, Polyamid und In₂O₃ aufweist.
In dieser Ausführungsform wird eine Kollektorelektrode 100 gemäß der Erfindung wie sie in 1A gezeigt ist, als erste Ausführungsform hergestellt, außer dass ein metallischer Draht 101 aus Gold gebildet wird, Polyamidharz, hergestellt von Mitsubishi Chemical Industries Ltd. als Polymerharz verwendet wird, welches hauptsächlich die Paste zur Bildung einer Beschichtungsschicht 102 ausmacht und In₂O₃, hergestellt von Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., dessen mittlerer Primärteilchendurchmesser 0,05 μm ist, als leitfähiges Teilchen verwendet wird.
Die vorstehend beschriebene Paste wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel sind und dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass der spezifische Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,5 Ωcm² betrug. Das Hohlraumvolumen dieses leitfähigen Haftmittels betrug 0,04 ml/g und das mittlere Molekulargewicht des Polymerharzes war 10000.
Der Draht wurde als erste Ausführungsform beschichtet, um eine Kollektorelektrode 100 zu bilden. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 9,2% ±0,01%, der Nebenschlusswiderstand 400 bis 500 kΩcm², der serielle Widerstand 32,3 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 90% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie in der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine bedeutende Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besitzt.
(Ausführungsform 5)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, einen Silberüberzug, Urethan und Ruß aufweist.
In dieser Ausführungsform wird eine Kollektorelektrode 100 gemäß der Erfindung, wie sie in 1B gezeigt ist, als erste Ausführungsform hergestellt, außer dass ein mit Silber überzogener Kupferdraht mit 100 μm Durchmesser hergestellt wird durch Bildung einer mit Silber überzogenen Metallschicht 103 mit 2 μm Dicke auf einem Kupferdraht 101, um die Haftung und elektrische Verbindung mit einem leitfähigen Haftmittel zu verbessern.
Die Paste zur Bildung eines leitfähigen Haftmittels für eine Beschichtungsschicht 102 wird wie folgt hergestellt:
Zuerst wird eine gemischte Lösung, umfassend Ethylacetat 2,5 g und IPA 2,5 g als Lösungsmittel in einen Schüttler für die Dispersion gegeben. Dann werden 22,0 g Urethanharz, das das Hauptmaterial ist, in den vorstehend beschriebenen Schüttler gegeben und es wird ausreichend mit einer Kugelmühle gerührt. Dann werden als Härter 1,1 g Blockisocyanat und 10 g Glaskugeln für die Dispersion in die vorstehend beschriebene Lösung zugegeben. Dann werden 2,5 g Ruß mit mittlerem Primärteilchendurchmesser von 0,05 μm als leitfähiges Teilchen in die vorstehend beschriebene Lösung zugegeben.
Der Schüttler, in den die vorstehend beschriebenen Materialien gegeben wurden, wird mit einem Lackschüttler, hergestellt von Toyo Precision Mechanical Equipment für 10 Stunden dispergiert. Dann werden die Glaskugeln für die Dispersion aus der hergestellten Paste entfernt. Der mittlere Teilchendurchmesser der Paste wurde gemessen und der gemessene Wert war etwa 1 μm. Ein ähnliches Ergebnis wurde auch erhalten, wenn eine Kugelmühle anstelle eines Lackschüttlers verwendet wird.
Die vorstehend beschriebene Paste wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel waren und dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass der spezifische Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 0,6 Ωcm² betrug.
Dann wurde eine Beschichtungsschicht 103 gebildet unter Verwendung einer Drahtbeschichtungsvorrichtung 400 vom Vertikaltyp, wie sie in 3 gezeigt ist, die vorstehend beschrieben wurde.
Eine Schicht 102 wurde auf eine Silberüberzugsschicht 103 als erste Ausführungsform beschichtet, um eine Kollektorelektrode 100 zu bilden. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 9,7% ±0,03%, der Nebenschlusswiderstand 300 bis 400 kΩcm², der serielle Widerstand 31,5 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 90% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach dem vollendeten Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 1,5% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine bedeutende Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarzelle unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besaß.
(Ausführungsform 6)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, einen Silberüberzug, Phenoxy und ZnO aufwies.
In dieser Ausführungsform wird eine Kollektorelektrode 100 gemäß der Erfindung, wie sie in 1B gezeigt ist, als fünfte Ausführungsform hergestellt, außer dass Phenoxyharz, hergestellt von PKHH Tomoe Industries als Polymerharz verwendet wird, welches hauptsächlich die Paste zur Bildung einer Beschichtungsschicht 102 ausmacht und ZnO-Pulver, hergestellt von Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd. mit mittleren Primärteilchendurchmesser von 0,1 μm wird als leitfähiges Teilchen verwendet.
Die vorstehend beschriebene Paste wurde bei einer Temperatur von 160°C für 30 Minuten gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel sind und dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass der spezifische Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,3 Ωcm² war. Das Hohlraumvolumen dieses leitfähigen Haftmittels war 0,01 ml/g und das Gelverhältnis war 100%. Das mittlere Molekulargewicht des Polymerharzes betrug 25000.
Ein Draht wurde als fünfte Ausführungsform beschichtet, um eine Kollektorelektrode 100 zu bilden. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Proben wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 9,6% ±0,02%, der Nebenschlusswiderstand 310 bis 390 kΩcm², der serielle Widerstand 32,4 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 94% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 7)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, einen Silberüberzug, Phenoxy und ZnO + Al aufweist.
In dieser Ausführungsform wird eine Kollektorelektrode 100 gemäß der Erfindung, wie sie in 1B gezeigt ist, als fünfte Ausführungsform hergestellt, außer dass ZnO-Pulver, hergestellt durch Zugabe von Aluminium zu ZnO als Dotiermittel zur Verringerung des Kontaktwiderstands eines leitfähigen Teilchens verwendet wird.
Die vorstehend beschriebene Paste wurde bei einer Temperatur von 160°C für 30 Minuten gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel sind und dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass der spezifische Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 0,9 Ωcm² betrug.
Der Draht wurde als fünfte Ausführungsform beschichtet, um eine Kollektorelektrode 100 zu bilden. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 9,6% ±0,09%, der Nebenschlusswiderstand 400 bis 500 kΩcm², der serielle Widerstand 31,5 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 92% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besaß.
(Ausführungsform 8)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, eine Silberplattierung, Urethan und TiO₂ aufweist.
In dieser Ausführungsform wird eine Kollektorelektrode 100 gemäß der Erfindung, wie sie in 1B gezeigt ist, als fünfte Ausführungsform hergestellt, außer dass eine metallische Schicht 103 auf einem Kupferdraht 101 von einem Silberüberzug gemäß der fünften Ausführungsform zu einer Silberplattierung geändert wurde und TiO₂, hergestellt von Ishihara Sangyo Kaisha mit mittlerem Primärteilchendurchmesser von 0,2 μm als leitfähiges Teilchen verwendet wird.
Die vorstehend beschriebene Paste wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel waren und dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass der spezifische Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,1 Ωcm² betrug. Der Draht wurde beschichtet als fünfte Ausführungsform unter Bildung einer Kollektorelektrode 100.
50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 9,5% ±0,01%, der Nebenschlusswiderstand 400 bis 500 kΩcm², der serielle Widerstand 31,6 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 92% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,3% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 9)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, eine Zinnplattierung, Polyamid und Graphit aufweist.
In dieser Ausführungsform wird eine Kollektorelektrode 100 gemäß der Erfindung, wie sie in 1B gezeigt ist, als fünfte Ausführungsform hergestellt, außer dass eine metallische Schicht 103 auf einem Kupferdraht 101 von einem Silberüberzug gemäß der fünften Ausführungsform zu einer Zinnplattierung geändert wird und Polyamidimidharz, hergestellt von Mitsubishi Chemical Industries Ltd. als Polymerharz verwendet wird, welches hauptsächlich die Paste ausmacht und ein leitfähiges Teilchen wird zu Graphit, hergestellt von Tokai Carbon, geändert.
Die vorstehend beschriebene Paste wird bei einer Temperatur von 180°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel sind und dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass der spezifische Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 2,0 Ωcm² betrug. Das Hohlraumvolumen dieses leitfähigen Haftmittels betrug 0,01 ml/g und das mittlere Molekulargewicht des Polymerharzes war 25000.
Ein Draht wurde beschichtet als fünfte Ausführungsform unter Bildung einer Kollektorelektrode 100. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Ergebnisse konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 9,3% ±0,09%, der Nebenschlusswiderstand 400 bis 500 kΩcm², der serielle Widerstand 33,6 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve waren mit 94% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,9% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 10)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, Silberpaste, Urethan und Ruß aufweist.
In dieser Ausführungsform wird eine Kollektorelektrode 100 gemäß der Erfindung, wie sie in 1B gezeigt ist, als fünfte Ausführungsform hergestellt, außer dass eine metallische Schicht 103 auf einem Kupferdraht 101 geändert wird von einem Silberüberzug gemäß der fünften Ausführungsform zu Silberpaste 5007, hergestellt von Du Pont.
Für die in der vorstehend beschriebenen metallischen Schicht 103 verwendete Paste wurde eine Paste verwendet, in der ein Silberteilchen in Epoxyharz dispergiert ist.
Die vorstehend beschriebene Paste wurde bei einer Temperatur von 150°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel sind und dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass der spezifische Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 5 × 10^–5 Ωcm² betrug.
Dann wurde eine metallische Schicht 302, die die vorstehend beschriebene Silberpaste aufwies, auf einen Cu-Draht in Sequenz von der innersten Schicht mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform beschichtet und ist wie folgt aufgebaut:
Zuerst wird eine Trommel, auf die ein Cu-Draht 302 aufgewickelt ist, auf eine Ausgabetrommel 301 gesetzt und der vorstehend beschriebene Cu-Draht wird bis zu einer Aufnahmetrommel 310 gestreckt. Dann wird die vorstehend beschriebene Silberpaste 5007 in einen Beschichter injiziert.
Die Aufnahmegeschwindigkeit des Cu-Drahts beträgt 40 m/min, die Härtungszeit 2 s, die Temperatur des Trocknungsofens 200°C und der Durchmesser der verwendeten Düse für die Emaillebeschichtung 160 μm. Die vorstehend beschriebenen Bedingungen, mit denen die auf den Draht aufgebrachte Paste 5007 gehärtet wird, werden aufgrund von Ergebnissen von Experimenten bestimmt. Die Dicke der gebildeten metallischen Schicht 103 betrug 5 μm im Mittel und die Abweichung der Dicke des Films bei einer Drahtbeschichtungslänge von 100 m lag innerhalb von ±0,2 μm.
Dann wurde eine mit Kohlenstoffpaste beschichtete Schicht 102, die Urethanharz aufwies, mit dem gleichen Verfahren wie in der fünften Ausführungsform gebildet.
Die Dicke der beschichteten Schicht 102 betrug im Mittel 20 μm und die Abweichung der Dicke des Films bei einer Drahtbeschichtungslänge von 100 m war innerhalb von ±1 μm.
Dann wurden 50 Solarbatteriemodule unter Verwendung dieses Drahtes als Kollektorelektrode, die wie in der ersten Ausführungsform aufgebaut ist und in 8A gezeigt ist, hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen. Zuerst wurde der Nebenschlusswiderstand überprüft und ein zufrieden stellender Wert konnte erhalten werden, da der gemessene Wert 150 bis 200 kΩcm² betrug. Dann wurden die Eigenschaften der vorstehend beschriebenen Solarbatterie gemessen und es wurde festgestellt, dass eine derartige Solarbatterie zufrieden stellende Eigenschaften besaß und derartige Eigenschaften variierten wenig, da die Umwandlungseffizienz 9,2% ±0,05% und der serielle Widerstand 31,8 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve waren mit 88% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,1% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Dann wurde ein Test ausgeführt, in dem Licht mit geringer Beleuchtungsstärke auf ein derartiges Solarbatteriemodul bei Bedingungen mit einer Temperatur von +85°C und relativer Feuchtigkeit von 85% eingestrahlt wurde, um die Möglichkeit der Migration von Silber zu überprüfen, da Silber für eine Kollektorelektrode verwendet wurde. Der Test wurde 100 Stunden fortgesetzt.
Dann wurde der Nebenschlusswiderstand einer solchen Probe nach Vollendung des vorstehend beschriebenen Tests mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und als Ergebnis betrug der gemessene Wert 130 bis 160 kΩcm² und keine beträchtliche Verschlechterung trat auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung eines metallischen Drahts, auf den ein leitfähiges Haftmittel gemäß der Erfindung beschichtet ist als Kollektorelektrode herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 11)
In dieser Ausführungsform wird eine amorphe Solarbatterie 400 gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer dass sie aus einem Einfachtyp besteht, der lediglich aus einer Si-Schicht, wie sie in 4A gezeigt ist, besteht und Radiofrequenz (RF)-Plasma CVD wird zur Bildung einer Halbleiterschicht verwendet.
Zuerst wird ein SUS430BA-Substrat 401 ausreichend entfettet und gereinigt und in eine DC-Sputtervorrichtung, nicht gezeigt, eingesetzt, Ag wird abgeschieden, bis der Film 400 nm dick ist, dann wird ZnO abgeschieden bis der Film 400 nm dick ist, um die untere Elektrode 402 zu bilden. Das Substrat wird aus der Sputtervorrichtung herausgenommen und in ein nicht gezeigtes RF-Plasma-CVD-Filmbildungssystem eingesetzt und eine Siliziumhalbleiterschicht wird in der Reihenfolge n-Schicht 403, i-Schicht 404 und p-Schicht 405 gebildet. Dann wird das Substrat in ein Widerstandsheizabscheidungssystem (nicht gezeigt) gegeben und ein In₂O₃-Film wird als transparenter leitfähiger Film 506 gebildet, der auch mit einer Funktion eines Antireflexionseffekts versehen ist. Dann werden 50 Solarbatteriemodule unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt. Hierzu wird der vorstehend beschriebene beschichtete Draht 100 mit Abständen von 5,5 mm verwendet.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 5,2% ±0,05%, der Nebenschlusswiderstand 150 bis 320 kΩcm², der serielle Widerstand 9,5 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve waren mit 90% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei den Messungen der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,4% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 12)
In dieser Ausführungsform wird eine amorphe Solarbatterie 400 gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer dass sie aus einem Doppeltyp besteht, der aus zwei Si-Schichten, wie in 4B gezeigt ist, besteht und RF-Plasma-CVD wird zur Bildung einer Halbleiterschicht verwendet.
Zuerst wird ein SUS430BA-Substrat 401 ausreichend entfettet und gereinigt und in eine DC-Sputtervorrichtung, nicht gezeigt, gegeben. Ag wird abgeschieden bis der Film 400 nm dick ist, dann wird ZnO abgeschieden, bis der Film 400 nm dick ist, um die untere Elektrode 402 zu bilden. Das Substrat wird aus der Sputtervorrichtung herausgenommen und in ein nicht gezeigtes RF-Plasma-CVD-Filmbildungssystem gegeben und die untere Schicht einer Siliziumschicht wird in der Reihenfolge von n-Schicht 403, i-Schicht 404 und p- Schicht 405 gebildet. Dann wird auf ähnliche Weise die oberste Schicht einer Siliziumschicht sequenziell in der Reihenfolge von n-Schicht 413, i-Schicht 414 und p-Schicht 415 gebildet und als Ergebnis wird eine Siliziumhalbleiterschicht abgeschieden. Dann wird das Substrat in ein Widerstandsheizabscheidungssystem, nicht gezeigt, gegeben und ein In₂O₃-Film wird als transparenter leitfähiger Film 406 gebildet, der auch mit einer Funktion mit Antireflexionseffekt versehen ist.
Dann werden 50 Solarbatteriemodule unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt. Hierzu wird der vorstehend beschriebene beschichtete Draht 100 mit Abständen von 5,5 mm verwendet.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe werden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Ergebnisse konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 7,5% ±0,01%, der Nebenschlusswiderstand 400 bis 500 kΩcm², der serielle Widerstand 23,1 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve waren mit 94% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde durchgeführt mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 1,9% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 13)
In dieser Ausführungsform wird eine amorphe Solarbatterie 400 gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer dass sie aus einem Doppeltyp besteht, der aus Si- und SiGe-Schichten, wie sie in 6 gezeigt sind, besteht und RF-Plasma-CVD zur Bildung einer Halbleiterschicht verwendet wird und eine Silizium-Germanium-Halbleiterschicht für die i-Schicht der unteren Schicht verwendet wird.
Zuerst wird ein SUS430BA-Substrat 401 ausreichend entfettet und gereinigt und in eine DC-Sputtervorrichtung, nicht gezeigt, gegeben. Ag wird abgeschieden bis der Film 400 nm dick ist, dann wird ZnO abgeschieden, bis der Film 400 nm dick ist, um die untere Elektrode 402 zu bilden. Das Substrat wird aus der Sputtervorrichtung herausgenommen und wird in ein Mikrowellen-Plasma-CVD-Filmbildungssystem, nicht gezeigt, gegeben und die untere Schicht wird in der Reihenfolge einer Siliziumschicht für die n-Schicht 403, eine Silizium-Germanium-Schicht für die i-Schicht 404 und eine Siliziumschicht für die p-Schicht 405 gebildet. Dann wird auf ähnliche Weise die oberste Schicht einer Siliziumschicht sequenziell gebildet in der Reihenfolge von n-Schicht 413, i-Schicht 414 und p-Schicht 415 und als Ergebnis wird eine Siliziumhalbleiterschicht abgeschieden. Dann wird das Substrat in ein Widerstandsheizabscheidungssystem, nicht gezeigt, gegeben und ein In₂O₃-Film wird als transparenter leitfähiger Film 406 gebildet, der auch mit einer Funktion mit. Antireflexionseffekt versehen ist.
Dann werden 50 Solarbatteriemodule unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt. Hierzu wird der vorstehend beschriebene beschichtete Draht 100 mit Abständen von 5,5 mm verwendet.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Ergebnisse konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 7,7% ±0,02%, der Nebenschlusswiderstand 400 bis 500 kΩcm², der serielle Widerstand 20 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 92% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,0% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 14)
In dieser Ausführungsform wird eine amorphe Solarbatterie 400 gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer dass sie aus einem Dreifachtyp besteht, der aus SiC-, Si- und SiGe-Schichten, die in 4C gezeigt sind, besteht, RF-Plasma-CVD zur Bildung einer Halbleiterschicht verwendet wird und eine Silizium-Germanium-Halbleiterschicht für die i-Schicht der unteren Schicht verwendet wird.
Zuerst wird ein SUS430BR-Substrat 401 ausreichend entfettet und gereinigt und in eine DC-Sputtervorrichtung, nicht gezeigt, gegeben. Ag wird abgeschieden bis der Film 400 nm dick ist, dann wird ZnO abgeschieden, bis der Film 400 nm dick ist, um die untere Elektrode 402 zu bilden. Das Substrat wird aus der Sputtervorrichtung herausgenommen und in ein Mikrowellen-Plasma-CVD-Filmbildungssystem, nicht gezeigt, gegeben und die untere Schicht wird in der Reihenfolge einer Siliziumschicht für die n-Schicht 403, eine Silizium-Germanium-Schicht für die i-Schicht 404 und eine Silizium-Schicht für die p-Schicht 405 gebildet. Dann wird auf ähnliche Weise die Mittelschicht einer Siliziumschicht sequenziell gebildet in der Reihenfolge von n-Schicht 413, i-Schicht 414 und p-Schicht 415, ferner wird die oberste Schicht gebildet in der Reihenfolge einer Siliziumschicht für die n-Schicht 423, einer Silizium-C-Schicht für die i-Schicht 404 und einer Siliziumschicht für die p-Schicht 405 und als Ergebnis wird eine Halbleiterschicht abgeschieden. Dann wird das Substrat in ein Widerstandsheizabscheidungssystem, nicht gezeigt, gegeben und ein In₂O₃-Film wird als transparenter leitfähiger Film 406 gebildet, der auch mit einer Funktion mit Antireflexionseffekt versehen ist.
Dann werden 50 Solarbatteriemodule unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Ergebnisse konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 9,5% ±0,06%, der Nebenschlusswiderstand 260 bis 330 kΩcm², der serielle Widerstand 33,7 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 92% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde durchgeführt mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,4% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 15)
In dieser Ausführungsform wird eine monokristalline Solarbatterie 500 gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer dass sie aus einer monokristallinen Solarbatterie (monokristallines Si) besteht, wie in 5 gezeigt ist.
Zuerst wird ein Siliziummonokristall, dessen Valenzelektronen durch das Czochralski-Verfahren gesteuert werden, so dass er vom p-Typ ist, hergestellt, der Einkristall wird in Scheiben geschnitten und ein Siliziumwafer 500 mit ca. 300 μm Dicke wird hergestellt. Ferner wird eine n⁺-Schicht 501 mit einem Diffusionsverfahren durch Aufbringung von P₂O₅ auf den vorstehend beschriebenen Wafer gebildet. Dann wird Silberpaste auf die Rückseite der p-Schicht 500 mit einem Siebdruckgerät, nicht gezeigt, gedruckt, erhitzt und gebrannt und als Ergebnis wird die untere Elektrode 502 gebildet. Dann wird die vorstehend beschriebene Kollektorelektrode 100, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird, auf der n⁺-Schicht 501 auf der Seite des Lichteintritts mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren gebildet. Dann wird ein SiO₂-Film 504 als Antireflexionsfilm mit einem Sputter-Verfahren gebildet. Dann werden 50 Solarbatteriemodule, wie in 8B gezeigt, mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt. Hierzu wird der vorstehend beschriebene beschichtete Draht 100 in Abständen von 8,5 mm verwendet.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 15,8% ±0,09%, der Nebenschlusswiderstand 500 bis 760 kΩcm², der serielle Widerstand 2,8 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 98% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 1,9% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 16)
In dieser Ausführungsform wird eine polykristalline Solarbatterie 600 gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer dass sie aus einer polykristallinen Solarbatterie (polykristallines Si) bestand, wie in 6 gezeigt.
Zuerst wird ein polykristalliner Barren mit einem Gussverfahren hergestellt, der Polykristall in Scheiben geschnitten und eine n+-Schicht 601 auf dem erhaltenen polykristallinen Siliziumwafer 600 mit einem Diffusionsverfahren durch Aufbringungen von P₂O₅ auf den vorstehend beschriebenen Wafer gebildet. Dann wird Silberpaste auf die Rückseite der p-Schicht 600 mit einem Siebdruckgerät, nicht gezeigt, gedruckt, erhitzt und gebrannt und als Ergebnis wird die untere Elektrode 602 gebildet. Dann wird die vorstehend beschriebene Kollektorelektrode 100, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird, auf der n⁺-Schicht 601 auf der Seite des Lichteintritts mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren gebildet. Dann wird ein SiO₂-Film 604 als Antireflexionsfilm mit einem Sputter-Verfahren gebildet. Dann werden 50 Solarbatteriemodule, wie in 8B gezeigt, mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt. Hierzu wird der vorstehend beschriebene beschichtete Draht 100 mit Abständen von 8 mm verwendet.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 13,8% ±0,01%, der Nebenschlusswiderstand 450 bis 650 kΩcm², der serielle Widerstand 2,6 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 94% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterie der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besaß.
(Ausführungsform 17)
In dieser Ausführungsform wird eine polykristalline Dünnfilm-Solarbatterie 600 gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer dass sie aus einer polykristallinen Dünnfilm-Solarbatterie (polykristalliner Si-Dünnfilm) besteht, wie in 7 gezeigt.
Zuerst wird ein metallisches Si-Substrat 701 ausreichend entfettet und gereinigt und in ein Mikrowellen-Plasma-CVD-Filmbildungssystem, nicht gezeigt, gegeben, um eine n-Schicht 702 zu bilden. Dann wird dieses Substrat in einen Heizofen, nicht gezeigt, gegeben, um eine n-Schicht 702 zu polykristallisieren. Dann wird das Substrat in ein Mikrowellen-Plasma-CVD-Filmbildungssystem, nicht gezeigt, gegeben, um eine p-Schicht 703 zu bilden. Ferner wird das Substrat in eine nicht gezeigte Sputtervorrichtung gegeben und ein ITO-Film wird als transparenter leitfähiger Film 704 gebildet, der auch mit einer Funktion mit Antireflexionseffekt versehen ist. Dann wird eine Kollektorelektrode 705 auf dem vorstehend beschriebenen transparenten leitfähigen Film 704 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gebildet und 50 Solarbatterienmodule, die in 8B gezeigt sind, wurden hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden, da die Umwandlungseffizienz 12,5% ±0,01%, der Nebenschlusswiderstand 400 bis 510 kΩcm², der serielle Widerstand 20 Ωcm² im Mittel betrug. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 92% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,1% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besitzt.
(Ausführungsform 18)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass der spezifische Widerstand eines leitfähigen Haftmittels in einem Bereich von 0,005 bis 200 Ωcm variiert. Für das Verfahren zur Variierung des spezifischen Widerstands eines leitfähigen Haftmittels wurde das Mischverhältnis (gewichtsbezogen) von Polymerharz und eines leitfähigen Teilchens in dem leitfähigen Beschichtungsmaterial auf eines von 5:95, 10:90, 20:80, 80:20, 90:10 und 95:5 variiert.
Ansonsten ist diese Ausführungsform der ersten Ausführungsform ähnlich.
Zehn Dreifachzellen, die in 4C gezeigt sind, wurden gemäß der gleichen Verfahrensweise wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer dass diese leitfähigen Haftmittel verwendet wurden und auf ähnliche Weise ausgewertet wurden. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
[Tabelle 1]
Tabelle 1 zeigt, dass der anfängliche Nebenschluss durch Einstellen des spezifischen Widerstands einer Beschichtungsschicht 102 auf 0,01 Ωcm oder mehr gesteuert werden kann und eine stabilere Umwandlungseffizienz erhalten werden kann. Tabelle 1 zeigt auch, dass der serielle Widerstand durch Einstellen des spezifischen Widerstands auf 100 Ωcm oder weniger reduziert werden kann und eine höhere Umwandlungseffizienz erhalten werden kann. Tabelle 1 zeigt ferner, dass der Anstieg des seriellen Widerstands und die Verringerung der Umwandlungseffizienz nach einem Zuverlässigkeitstest reduziert werden kann und eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung hohe Zuverlässigkeit aufweist.
(Ausführungsform 19)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Heisspressbindungstemperatur eines leitfähigen Haftmittels im Bereich von 50 bis 300°C variiert wird. Für die Temperatur zum Erhitzen und Pressbinden einer Kollektorelektrode 100 wird die Messung bei vier verschiedenen Temperaturen mit 100, 160, 200 und 250°C durchgeführt. Das verwendete Blockisocyanat ist ähnlich demjenigen in der ersten Ausführungsform und seine Dissoziationstemperatur beträgt 150°C.
Ansonsten ist diese Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform.
Zehn Dreifachzellen, die in 4 gezeigt sind, wurden hergestellt und auf ähnliche Weise gemäß der gleichen Verfahrensweise wie in der ersten Ausführungsform ausgewertet, außer dass die Heisspressbindungstemperatur auf deren Temperatur eingestellt wurde. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
[Tabelle 2]
Tabelle 2 zeigt, dass der serielle Widerstand durch Einstellen der Heisspressbindungstemperatur auf die Dissoziationstemperatur oder höher des Harzes für die Beschichtungsschicht reduziert werden kann und eine höhere Umwandlungseffizienz erhalten werden kann. Die Tabelle 2 zeigt auch, dass der Anstieg des seriellen Widerstands nach dem Zuverlässigkeitstest und die Verringerung der Umwandlungseffizienz reduziert werden können und eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung hohe Zuverlässigkeit besitzt.
(Ausführungsform 20)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Heisspressbindungszeit eines leitfähigen Haftmittels im Bereich von 10 bis 60 s variiert wird. Für die Heisspressbindungszeit einer Kollektorelektrode 100 wurden vier verschiedene Zeiten mit 10, 20, 45 und 60 s eingestellt. Zur Überprüfung des Härtungsfaktors eines leitfähigen Haftmittels unter einer derartigen Bedingung wurde die in ein Lösungsmittel vor und nach Eintauchen eluierte Menge gemessen und folglich betrug das Gelverhältnis jeweils 5%, 15%, 80% und 100%. Das verwendete Blockisocyanat ist ähnlich demjenigen in der ersten Ausführungsform und seine Dissoziationstemperatur ist 150°C.
Ansonsten ist diese Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform.
Zehn Dreifachzellen, die in 4A bis 4C gezeigt sind, wurden hergestellt und auf ähnliche Weise gemäß der gleichen Verfahrensweise wie in der ersten Ausführungsform ausgewertet, außer dass als Heisspressbindungstemperatur die vorstehend beschriebene Temperatur eingestellt wurde. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse.
[Tabelle 3]
Tabelle 3 zeigt, dass der serielle Widerstand reduziert werden kann und eine höhere Umwandlungseffizienz erhalten werden kann, indem die Heisspressbindungszeit eingestellt wird und das Gelverhältnis des Harzes für die Beschichtungsschicht auf 20% oder mehr eingestellt wird. Die Tabelle 3 zeigt auch, dass ein Anstieg des seriellen Widerstands nach einem Zuverlässigkeitstest und die Verringerung der Umwandlungseffizienz reduziert werden können und eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung hohe Zuverlässigkeit besitzt.
(Ausführungsform 21)
In dieser Ausführungsform wurde die Menge eines auf ein leitfähiges Haftmittel aufgebrachten Härters gemessen. Das Gewichtsverhältnis von Urethanharz, das hauptsächlich für eine Beschichtungsschicht einer Kollektorelektrode 100 verwendet wurde und Blockisocyanat, das für einen Härter verwendet wurde, wurden auf 100:1, 50:1, 20:1 und 10:1 geändert. Hierbei betrug das Gelverhältnis eines leitfähigen Haftmittels jeweils 5%, 15%, 85% und 100%. Das verwendete Blockisocyanat ist ähnlich dem in der ersten Ausführungsform und seine Dissoziationstemperatur ist 150°C.
Ansonsten ist diese Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform.
Zehn Dreifachzellen, die in 4A bis 4C gezeigt sind, wurden gemäß der gleichen Verfahrensweise wie in der ersten Ausführungsform hergestellt und ausgewertet. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse.
[Tabelle 4]
Tabelle 4 zeigt, dass der serielle Widerstand reduziert werden kann und eine höhere Umwandlungseffizienz erhalten werden kann, indem die Menge eines Härters eingestellt wird und das Gelverhältnis des Harzes für die Beschichtungsschicht auf 20% oder mehr eingestellt wird. Tabelle 4 zeigt auch, dass der Anstieg des seriellen Widerstands und die Verringerung der Umwandlungseffizienz nach einem Zuverlässigkeitstest reduziert werden kann und Tabelle 3 zeigt auch, dass der Anstieg des seriellen Widerstands nach einem Zuverlässigkeitstest und die Verringerung der Umwandlungseffizienz reduziert werden kann und eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
(Ausführungsform 22)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem die Kollektorelektrode einen Cu-Draht, Ruß und Urethan aufweist.
In dieser Ausführungsform wird eine Kollektorelektrode 200 gemäß der Erfindung, wie in 2A gezeigt, gemäß der folgenden Verfahrensweise hergestellt.
Für einen metallischen Draht 201 wird ein Kupferdraht mit 100 μm Durchmesser verwendet.
Kohlenstoffpaste Nr. 1 zur Bildung eines leitfähigen Haftmittels für die erste Schicht 202 wird gemäß der folgenden Verfahrensweise hergestellt. Zuerst wird eine gemischte Lösung, umfassend 2,5 g BCA und 2,5 g Xylol als Lösungsmittel in einen Schüttler für die Dispersion gegeben. Dann werden 22,0 g Urethanharz, das das Hauptmaterial ist, in den vorstehend beschriebenen Schüttler zugegeben und ausreichend mit einer Kugelmühle gerührt. Dann werden als Härter 1,1 g Blockisocyanat und 10 g Glaskügelchen für die Dispersion in die vorstehend beschriebene Lösung gegeben.
Dann werden 2,5 g Ruß mit mittlerem Primärteilchendurchmesser von 0,05 μm als leitfähiges Teilchen in die vorstehend beschriebene Lösung zugegeben.
Der Schüttler, in dem die vorstehend beschriebenen Materialien gegeben wurden, wird mit einem Lackschüttler, hergestellt von Toyo Precision Mechanical Equipment 10 Stunden lang dispergiert. Dann werden die Glaskugeln für die Dispersion aus der hergestellten Paste entfernt. Der mittlere Teilchendurchmesser der Paste wurde gemessen und der gemessene Wert war etwa 1 μm. Ein ähnliches Ergebnis wurde auch erhalten, wenn eine Kugelmühle anstelle eines Lackschüttlers verwendet wird.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 1 wurde bei einer Temperatur von 160°C für 30 Minuten gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für den vorstehend beschriebenen Härter waren und dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass der spezifische Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,0 Ωcm² betrug. Das Hohlraumvolumen dieses leitfähigen Haftmittels betrug 0,01 ml/g und das Gelverhältnis betrug 100%. Das mittlere Molekulargewicht des Polymerharzes war 1000.
Dann wurde eine Kohlenstoffpaste Nr. 2 zur Bildung eines leitfähigen Haftmittels für die zweite Schicht 203 gemäß der folgenden Verfahrensweise hergestellt. Zuerst wird als Lösungsmittel 2,5 g Cyclohexanol in einen Schüttler für die Dispersion gegeben.
Dann werden 22,0 g Urethanharz, das das Hauptmaterial ist und 2,0 g Phenoxyharz in den vorstehend beschriebenen Schüttler zugegeben und mit einer Kugelmühle ausreichend gerührt. Dann wird als Härter 1,1 g Blockisocyanat und 10 g Glaskugeln für die Dispersion in die vorstehend beschriebene Lösung zugegeben. Dann werden 2,5 g Ruß mit mittlerem Primärteilchendurchmesser von 0,05 μm als leitfähiges Teilchen in die vorstehend beschriebene Lösung zugegeben. Dieses wird mit dem gleichen Verfahren wie im Fall der Paste Nr. 1 dispergiert.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 2 wird bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen des vorstehend beschriebenen Härters sind, dann wird deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass er ausreichend gering war, da der gemessene Wert 0,5 Ωcm² betrug.
Dann werden die erste Schicht 202 und die zweite Schicht 203 sequenziell in der vorstehend beschriebenen Reihenfolge unter Verwendung eines Drahtbeschichters 300 vom Vertikaltyp, der in 3 gezeigt ist, wie folgt gebildet:
Zuerst wird eine Trommel, auf die ein metallischer Draht 307 aufgewickelt ist auf eine Ausgabetrommel 301 gesetzt und der vorstehend beschriebene Metalldraht wird auf eine Aufnahmetrommel 310 gezogen. Dann wird die vorstehend beschriebene Paste Nr. 1 in einen Beschichter injiziert.
Die Aufnahmegeschwindigkeit des metallischen Drahts betrug 40 m/min, die Verweilzeit war 2 s, die Temperatur eines Trocknungsofens 306 war 350°C und der metallische Draht wurde fünfmal beschichtet. Eine Düse für die Emaillebeschichtung mit einem Durchmesser von 110 bis 200 μm wurde sequenziell verwendet. Die Paste Nr. 1 wurde unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen ausreichend gehärtet und die Haftung und Beständigkeit gegenüber einem Lösungsmittel der Paste waren zufrieden stellend. Die Dicke der ersten Schicht 202 betrug 5 μm im Mittel und die Variation der Dicke des Films bei Beschichtung von 100 m Drahtlänge lag innerhalb von ±1 μm.
Dann wurde die zweite Schicht 203, umfassend die Paste Nr. 2 mit dem gleichen Verfahren wie vorstehend beschrieben gebildet, außer dem nachstehend beschriebenen.
Eine Trommel 310, auf die der Draht mit darauf beschichteter, vorstehend beschriebener erster Schicht 202 aufgewickelt war, wurde auf eine Ausgabetrommel 301 gesetzt und der vorstehend beschriebene Draht wird auf eine Aufnahmetrommel 310 gezogen. Dann wird die vorstehend beschriebene Kohlenstoffpaste Nr. 2 in einen Beschichter injiziert.
Die Aufnahmegeschwindigkeit des Drahtes war 40 m/min, die Trocknungszeit war 2 s, die Temperatur des Trocknungsofens 306 betrug 120°C und der Draht wurde fünfmal beschichtet. Eine Düse für die Emaillebeschichtung mit einem Durchmesser von 150 bis 200 μm wurde verwendet. Die auf den vorstehend beschriebenen Draht aufgebrachte Paste Nr. 2 war in einem noch nicht gehärteten Zustand, in dem deren Lösungsmittel verdampft war. Die Dicke der zweiten Schicht 203 betrug im Mittel 20 μm und die Abweichung der Dicke des Films bei einer Drahtbeschichtung mit 100 m Länge lag innerhalb von ±0,5 μm.
Dann wurde in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung eine dreifache amorphe Solarbatterie 400 mit pin-Übergang und mit einem in den 4A bis 4C gezeigten Schichtenaufbau, ausgestattet mit einer Gitterelektrode mit 30 cm Gitterlänge, hergestellt.
Zuerst wurde ein SUS430BA-Substrat 401 ausreichend entfettet und gereinigt und in eine nicht gezeigte DC-Sputtervorrichtung gegeben. Ag wurde abgeschieden bis der Film 400 nm dick war, dann wurde ZnO abgeschieden bis der Film 400 nm dick war, um die untere Elektrode 402 zu bilden. Das Substrat wurde aus der Sputtervorrichtung herausgenommen und in ein Mikrowellen-Plasma-CVD-Filmbildungssystem, nicht gezeigt, gegeben und die untere Schicht wurde in der Reihenfolge einer Siliziumschicht für die n-Schicht 403, einer Silizium-Germanium-Schicht für die i-Schicht 404 und einer Silizium-Schicht für die p-Schicht 405 gebildet. Dann wurde auf ähnliche Weise die mittlere Schicht sequenziell gebildet in der Reihenfolge einer Siliziumschicht für die n-Schicht 413, einer Silizium-Germanium-Schicht für die i-Schicht 414 und einer Siliziumschicht für die p-Schicht 415, ferner wurde die oberste Schicht aus einer Siliziumschicht gebildet in der Reihenfolge von n-Schicht 423, i-Schicht 424 und p-Schicht und als Ergebnis wurde eine Halbleiterschicht abgeschieden. Dann wurde die Halbleiterschicht in ein Widerstandsheizabscheidungssystem, nicht gezeigt, gegeben und ein ITO-Film wurde als transparenter leitfähiger Film 506 gebildet, der auch mit einer Funktion eines Antireflexionseffekts versehen war. Dann wurde unnötiger transparenter leitfähiger Film unter Verwendung einer Ätzpaste, die hauptsächlich Eisen(III)chlorid umfasste und eines auf dem Markt erhältlichen Druckgerätes entfernt, so dass das Solarbatteriesubstrat 401 30 × 30 cm Größe und eine effektive Fläche der Zelle von 900 cm² besaß.
Dann wurde eine positive Elektrode 802 aus hartem Kupfer und eine negative Elektrode 803 außerhalb der effektiven Fläche vorgesehen, als Kollektorelektrode 804 wird der vorstehend beschriebene beschichtete Draht 100 zwischen den positiven Elektroden 802 im Abstand von 7 mm ausgebreitet, so dass der Draht in der effektiven Fläche enthalten ist und wird unter Verwendung eines mit UV-Licht härtenden Haftmittels fixiert.
Dann wurde die vorstehend beschriebene Kollektorelektrode 804 unter Verwendung eines nicht gezeigten Heizers erhitzt und gekröpft, um die Kollektorelektrode auf die Zellfläche des Solarbatteriesubstrats 401 anzukleben und folglich wurde eine Dreifachzelle in eine Größe von 30 × 30, wie in 8A gezeigt, hergestellt. Die Kollektorelektrode wird bei einer Temperatur von 200°C 45 Sekunden lang unter einen Druck von 1 kg/cm² erwärmt.
Dann wird diese Probe gemäß der folgenden Verfahrensweise eingekapselt. Kroehnkiteglas und EVA werden auf die obere und rückwärtige Oberfläche des Solarbatteriesubstrats 801 laminiert, ferner wird ein Fluorharzfilm ETFE auf die obere und rückwärtige Oberfläche laminiert, das Substrat wird in einen Vakuumlaminator gegeben und bei einer Temperatur von 150°C eine Stunde zur Laminierung belassen.
50 Solarbatteriemodule wurden mit dem gleichen Verfahren hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden gemäß der folgenden Verfahrensweise gemessen. Zuerst wurde die Volt-Ampere-Charakteristik der Probe in einem abgeschalteten Zustand gemessen, deren Nebenschlusswiderstand bei einer Steigung in der Nähe des Ursprungs betrug 200 bis 500 kΩcm² und dies war ein zufrieden stellender Wert. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterie unter Verwendung einer Pseudosonnenlichtquelle (nachstehend Simulator genannt) mit einem Solarspektrum von AM 1,5 global und einer Lichtmenge von 100 mW/cm² gemessen und deren Umwandlungseffizienz war zufrieden stellend und es gab geringe Abweichung, da der gemessene Wert 9,6% ±0,02% betrug. Deren serieller Widerstand betrug 32,0 Ωcm² im Mittel und war zufrieden stellend. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 98% zufrieden stellend.
Der Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterie der Proben nach dem vollendeten Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Um ferner die Feuchtigkeitsbeständigkeit und einen Leckfaktor dieser Proben zu messen, wurde ein Zuverlässigkeitstest wie folgt durchgeführt: Zuerst wurde eine Probe bei konstanter Temperatur und Feuchtigkeit in einen Ofen mit einem Fenster gegeben, durch das Licht gesendet werden konnte und der Temperatur und Feuchtigkeit steuern konnte und wurde bei einer Temperatur von +85°C und einer relativen Feuchtigkeit von 85% belassen. Als die Temperatur und Feuchtigkeit darin ausreichend im Gleichgewicht standen, wurde mit einem außerhalb des Fensters angeordneten Simulator eine Lichtmenge von 100 mW/cm² mit einem Solarspektrum von AM 1,5 global eingestrahlt.
Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterie einer Probe nach beendetem Zuverlässigkeitstest unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung eines metallischen Drahts, auf den ein leitfähiges Haftmittel gemäß der Erfindung beschichtet war als Kollektorelektrode herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besaß.
(Vergleichsausführungsform 2)
In dieser Vergleichsausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, Ag und Polyester aufwies.
Zum Vergleich wurde eine Paste 5007, einschließlich eines Silberteilchen, hergestellt von Du Pont, auf einen Draht beschichtet, um eine Kollektorelektrode 100 zu bilden. Das Hohlraumvolumen dieses leitfähigen Haftmittels betrug 0,1 ml/g. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden gemessen, deren Umwandlungseffizienz betrug 7,5% ±1,8%, die Abweichung der Werte war groß. Deren Nebenschlusswiderstand betrug 1,8 kΩcm² im Mittel und die Abweichung der Werte war groß. Deren serieller Widerstand betrug 32,0 Ωcm² im Mittel. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war gering, da sie 54% betrug.
Die Proben mit normalem Nebenschlusswiderstand wurden aus diesen Proben ausgewählt und ein Zuverlässigkeitstest für die Feuchtigkeitsbeständigkeit und Leckage wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt.
Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien einer Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen, deren Umwandlungseffizienz war um 20% geringer als deren anfängliche Umwandlungseffizienz und deren Nebenschlusswiderstand war weniger als die Hälfte ihres anfänglichen Nebenschlusswiderstandswerts.
(Ausführungsform 23)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, Ruß und Epoxy und Ruß und Butyral aufweist.
Diese Ausführungsform ist ähnlich der 22. Ausführungsform, außer dass Epoxyharz, hergestellt von Epicoat Petrochemical Shell Epoxy als Polymerharz verwendet wird, das hauptsächlich Paste Nr. 1 zur Bildung eines leitfähigen Haftmittels für eine Kollektorelektrode 200 ausmacht, wie sie in 2A gemäß der Erfindung gezeigt ist und Butyrylharz, hergestellt von Eslec BL-S Sekisui Chemical als Polymerharz verwendet wird, das hauptsächlich Paste Nr. 2 ausmacht.
Das Hohlraumvolumen dieser Paste Nr. 1 betrug 0,01 ml/g und das Gelverhältnis war 100%. Das mittlere Molekulargewicht des Polymerharzes war 1000.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 1 wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 2,1 Ωcm betrug.
Ein Draht wurde wie in der 22. Ausführungsform beschichtet, um eine Kollektorelektrode 200 zu bilden. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 200 mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz betrug 9,4% ±0,06%, deren Nebenschlusswiderstand betrug 400 bis 500 kΩcm², deren serieller Widerstand war 32,2 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Ergebnisse erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve betrug 96% und war zufrieden stellend. Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterie einer Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,6% geringer als deren anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung zufrieden stellende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besitzt.
(Ausführungsform 24)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem die Kollektorelektrode Ag-Draht, Ruß und Urethan und ITO und Urethan aufweist.
Diese Ausführungsform ist ähnlich der 22. Ausführungsform, außer dass ein Silberdraht als metallischer Draht 201 für eine Kollektorelektrode 200 verwendet wird, wie in 2A gemäß der Erfindung gezeigt ist und ITO-Pulver, hergestellt von HYX Sumitomo Metal Mining mit mittlerem Primärteilchendurchmesser von 0,05 μm als leitfähiges Teilchen der Paste Nr. 2 zur Bildung eines leitfähigen Haftmittels verwendet wird.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 2 wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen des vorstehend beschriebenen Härtungsmittels waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,0 Ωcm betrug.
Der Draht wurde beschichtet wie in der 22. Ausführungsform zur Bildung einer Kollektorelektrode 200. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 200 mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz war 9,5% ±0,07%, deren Nebenschlusswiderstand war 300 bis 500 kΩcm², deren serieller Widerstand war 32,5 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Eigenschaften erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 94% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien einer Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,3% geringer als deren anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung zufrieden stellende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 25)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Ag-Draht, Graphit und Urethan sowie SnO₂ und Urethan umfasst.
Diese Ausführungsform ist ähnlich der 22. Ausführungsform, außer dass ein Golddraht als metallischer Draht 201 für eine erfindungsgemäße, in 2A gezeigte Kollektorelektrode 200 verwendet wird, Graphitpulver, hergestellt von Tokai Carbon mit mittlerem Primärteilchendurchmesser von 0,05 μm als leitfähiges Teilchen der Paste Nr. 1 zur Bildung eines leitfähigen Haftmittels verwendet wird und SnO₂-Pulver, hergestellt von Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd. mit mittlerem Primärteilchendurchmesser von 0,2 μm als leitfähiges Teilchen der Paste Nr. 2 verwendet wird.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 1 wurde bei einer Temperatur von 180°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen des vorstehend beschriebenen Härtungsmittels waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,8 Ωcm betrug.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 2 wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen des vorstehend beschriebenen Härtungsmittels waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,4 Ωcm betrug.
Der Draht wurde wie in der ersten Ausführungsform zur Bildung einer Kollektorelektrode 200 beschichtet. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 200 mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz betrug 9,3% ±0,01%, deren Nebenschlusswiderstand betrug 230 bis 420 kΩcm², deren serieller Widerstand war 33,0 Ωcm² im Mittel und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 96% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien einer Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,1% geringer als ihre anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung zufrieden stellende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 26)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, einen Silberüberzug, Ruß und Urethan aufwies.
Diese Ausführungsform ist der 22. Ausführungsform ähnlich, außer dass ein Kupferdraht mit Silberüberzug und 100 μm Durchmesser hergestellt wurde durch Bilden einer metallischen Schicht mit Silberüberzug 203 mit einer Dicke von 2 μm auf einem Kupferdraht 201 und dieser wird für eine Kollektorelektrode gemäß der Erfindung, wie in 2A gezeigt, verwendet, um die Haftung an einem leitfähigen Haftmittel und die Leitfähigkeit zu verbessern. Der Draht wurde wie in der ersten Ausführungsform unter Bildung einer Kollektorelektrode 200 beschichtet. Ferner wurden 50 Solarbatteriemodule unter Verwendung der Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz war 9,7% ±0,02%, deren Nebenschlusswiderstand war 400 bis 500 kΩcm², deren serieller Widerstand war 31,8 Ωcm² im Mittel und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 98% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien einer Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als deren anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung zufrieden stellende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 27)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, einen Silberüberzug, ZnO und Urethan sowie In₂O₃ und Urethan aufwies.
Diese Ausführungsform ist der 22. Ausführungsform ähnlich, außer dass für eine erfindungsgemäße, in 2A gezeigte Kollektorelektrode 200 ein Kupferdraht mit Silberüberzug verwendet wird, ZnO-Pulver, hergestellt von Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd. mit mittlerem Primärteilchendurchmesser von 0,1 μm als leitfähiges Teilchen der Paste Nr. 1 zur Bildung eines leitfähigen Haftmittels verwendet wird, und In₂O₃-Pulver, hergestellt von Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. mit mittlerem Primärteilchendurchmesser von 0,05 μm als leitfähiges Teilchen der Paste Nr. 2 verwendet wird.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 1 wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen des vorstehend beschriebenen Härtungsmittels waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,4 Ωcm betrug.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 2 wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen des vorstehend beschriebenen Härtungsmittels waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 0,7 Ωcm betrug.
Der Draht wurde wie in der 22. Ausführungsform unter Bildung einer Kollektorelektrode 200 beschichtet. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 200 mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz betrug 9,6% ±0,03%, deren Nebenschlusswiderstand betrug 320 bis 390 kΩcm², deren serieller Widerstand betrug 32,1 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Eigenschaften erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 96% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien einer Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als deren anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung zufrieden stellende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 28)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, eine Silberplattierung, Ruß und Phenol sowie Ruß und Polyamid aufwies.
Diese Ausführungsform ist ähnlich der 22. Ausführungsform, außer dass für eine erfindungsgemäße, in 2A gezeigte Kollektorelektrode 200 ein Silber plattierter Draht mit 100 μm Durchmesser, hergestellt durch Plattieren eines Silberüberzugs mit Silber als metallische Schicht 203 verwendet wurde, Phenolharz, hergestellt von Dainippon and Chemicals Inc. als Hauptmaterial für das Polymerharz der Paste Nr. 1 zur Bildung eines leitfähigen Haftmittels verwendet wurde, und Polyamidharz, hergestellt von Mitsubishi Kasei Corporation als Hauptmaterial für das Polymerharz der Paste Nr. 2 verwendet wurde. Das Hohlraumvolumen dieser Paste Nr. 1 war 0,01 ml/g und das Gelverhältnis betrug 100%. Das mittlere Molekulargewicht des Polymerharzes war 1000.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 1 wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,5 Ωcm betrug.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 2 wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 0,8 Ωcm betrug.
Der Draht wurde wie in der ersten Ausführungsform unter Bildung einer Kollektorelektrode 200 beschichtet. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 200 mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz war 9,3% ±0,01%, deren Nebenschlusswiderstand war 400 bis 500 kΩcm², deren serieller Widerstand war 32,7 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Eigenschaften erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 96% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien einer Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,8% geringer als deren anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung zufrieden stellende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 29)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, eine Zinnplattierung, ZnO₂ und Al, Ruß und Urethan sowie TiO₂ und Urethan aufwies.
Diese Ausführungsform ist ähnlich der 22. Ausführungsform, außer dass für eine erfindungsgemäße, in 2A gezeigte Kollektorelektrode 200 ein Zinn plattierter Kupferdraht mit 100 μm Durchmesser, hergestellt durch Plattieren eines Silberüberzugs mit Zinn als metallische Schicht 203 verwendet wurde, ZnO₂-Pulver mit Primärteilchendurchmesser von 0,05 μm, hergestellt durch Zugabe von Aluminium zu ZnO₂ als Dotiermittel zur Reduzierung des Kontaktwiderstands als leitfähiges Teilchen der Paste Nr. 1 zur Bildung eines leitfähigen Haftmittels verwendet wurde und TiO₂-Pulver mit mittlerem Primärteilchendurchmesser von 0,05 μm als leitfähiges Teilchen der Paste Nr. 2 verwendet wurde. Das Hohlraumvolumen dieser Paste Nr. 1 war 0,01 ml/g und das Gelverhältnis war 100%. Das mittlere Molekulargewicht des Polymerharzes war 1000.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 1 wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 0,9 Ωcm betrug.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 2 wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen für das vorstehend beschriebene Härtungsmittel waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,5 Ωcm betrug.
Der Draht wurde wie in der ersten Ausführungsform zur Bildung einer Kollektorelektrode 200 beschichtet. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 200 mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz war 9,4% ±0,01%, deren Nebenschlusswiderstand war 360 bis 430 kΩcm², deren serieller Widerstand war 32,6 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Eigenschaften erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 94% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien einer Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,1% geringer als deren anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung zufrieden stellende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 30)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, eine Goldplattierung, Ruß und Phenoxy sowie Ruß und Polyamid aufwies.
Diese Ausführungsform ist ähnlich der 22. Ausführungsform, außer dass für eine erfindungsgemäße, in 2A gezeigte Kollektorelektrode 200 ein Gold plattierter Kupferdraht mit 100 μm Durchmesser, hergestellt durch Plattieren eines Silberüberzugs mit Gold als metallische Schicht 203 verwendet wurde, Phenoxyharz, hergestellt von Tomoe Industries als Hauptmaterial für ein Polymerharz der Paste Nr. 1 zur Bildung eines leitfähigen Haftmittels verwendet wurde und Polyamidimidharz, hergestellt von Mitsubishi Kasei Corporation als Hauptmaterial für ein Polymerharz der Paste Nr. 2 verwendet wurde.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 1 wurde bei einer Temperatur von 160°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen des vorstehend beschriebenen Härtungsmittels waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 1,0 Ωcm betrug.
Die vorstehend beschriebene Paste Nr. 2 wurde bei einer Temperatur von 180°C 30 Minuten lang gehärtet, was die Standardhärtungsbedingungen des vorstehend beschriebenen Härtungsmittels waren, dann wurde deren spezifischer Volumenwiderstand gemessen und es wurde festgestellt, dass deren spezifischer Volumenwiderstand ausreichend gering war, da der gemessene Wert 2,0 Ωcm betrug.
Der Draht wurde wie in der ersten Ausführungsform zur Bildung einer Kollektorelektrode 200 beschichtet. 50 Solarbatteriemodule wurden unter Verwendung der Kollektorelektrode 200 mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz war 9,5% ±0,05%, deren Nebenschlusswiderstand war 240 bis 350 kΩcm², deren serieller Widerstand war 34,1 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Eigenschaften erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 96% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien einer Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 3,0% geringer als deren anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung zufrieden stellende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 31)
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Kollektorelektrode einen Cu-Draht, Silberpaste und Urethan sowie Ruß aufwies.
Diese Ausführungsform ist der 26. Ausführungsform ähnlich, außer dass in einer erfindungsgemäßen, in 2A gezeigten Kollektorelektrode 200 das Material für eine metallische Schicht 203 auf einem Kupferdraht 201 von einem Silberüberzug gemäß der 26. Ausführungsform in eine Silberpaste 5007, hergestellt von Du Pont geändert wurde. Die für die vorstehend beschriebene metallische Schicht 205 verwendete Paste wird hergestellt durch Dispergieren von Silberteilchen in Epoxyharz. Eine metallische Schicht 203 wird wie in der 10. Ausführungsform beschichtet. Dann werden die erste Schicht 202 und die zweite Schicht 203 in der vorstehend beschriebenen Reihenfolge zur Bildung einer Kollektorelektrode beschichtet. 50 Solarbatteriemodule werden unter Verwendung der Kollektorelektrode 200 mit dem gleichen Verfahren wie in der 26. Ausführungsform hergestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe werden gemessen mit dem gleichen Verfahren wie in der 22.
Ausführungsform, deren Umwandlungseffizienz war 9,5% ±0,08%, deren Nebenschlusswiderstand war 190 bis 300 kΩcm², deren serieller Widerstand war 32,0 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Eigenschaften erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 94% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest der Proben wurde wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien einer Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und deren Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,4% geringer als deren anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung zufrieden stellende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 32)
In dieser Ausführungsform wird eine amorphe Solarbatterie 400 vom Einfachtyp, die, wie in 4A gezeigt, lediglich aus einer Si-Schicht besteht gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der 26. Ausführungsform hergestellt, außer dass Radiofrequenz (RF)-Plasma CVD zur Bildung einer Halbleiterschicht verwendet wird.
Zuerst wird ein SUS430BA-Substrat 401 ausreichend entfettet und gereinigt und in eine nicht gezeigte DC-Sputtervorrichtung gegeben, Ag wird abgeschieden bis der Film 400 nm dick ist, dann wird ZnO abgeschieden, bis der Film 400 nm dick ist, um die untere Elektrode 402 zu bilden. Das Substrat wird aus der Sputtervorrichtung herausgenommen und in eine RF-Plasma-CVD-Filmbildungssystem, nicht gezeigt, gegeben und eine Siliziumhalbleiterschicht wird in der Reihenfolge von n-Schicht 403, i-Schicht 404 und p-Schicht 405 gebildet. Dann wird das Substrat in die nicht gezeigte Sputtervorrichtung gegeben und ein In₂O₃-Film wird als transparenter leitfähiger Film 406 gebildet, der auch mit einer Funktion mit Antireflexionseffekt versehen ist. Dann wurden 50 Solarbatteriemodule unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der 26. Ausführungsform hergestellt. Hierzu wurde der vorstehend beschriebene beschichtete Draht 200 mit Abständen von 5,5 mm verwendet. Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz war 5,2% ±0,05%, deren Nebenschlusswiderstand war 150 bis 320 kΩcm², deren serieller Widerstand war 9,5 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Eigenschaften erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 92% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Probe nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,4% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 33)
In dieser Ausführungsform wird eine amorphe Solarbatterie 400 vom Doppeltyp, die, wie in 4A gezeigt, aus einer Si-Schicht und einer Si-Schicht besteht, gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der 26. Ausführungsform hergestellt, außer dass Radiofrequenz (RF)-Plasma CVD zur Bildung einer Halbleiterschicht verwendet wird.
Zuerst wird ein SUS430BA-Substrat 401 ausreichend entfettet und gereinigt und in eine nicht gezeigte DC-Sputtervorrichtung gegeben, Ag wird abgeschieden bis der Film 400 nm dick ist, dann wird ZnO abgeschieden bis der Film 400 nm dick ist, um die untere Elektrode 402 zu bilden. Das Substrat wird aus der Sputtervorrichtung herausgenommen und in ein nicht gezeigtes RF-Plasma-CVD-Filmbildungssystem gegeben und die untere Schicht aus einer Siliziumschicht wird in der Reihenfolge von n-Schicht 403, i-Schicht 404 und p-Schicht 405 gebildet. Dann wird auf ähnliche Weise die obere Schicht aus einer Siliziumschicht sequenziell in der Reihenfolge von n-Schicht 413, i-Schicht 414 und p-Schicht 415 gebildet, um eine Siliziumhalbleiterschicht abzuscheiden. Dann wird das Substrat in ein Widerstandsheizabscheidungssystem, nicht gezeigt, gegeben und ein In₂O₃-Film wird als transparenter leitfähiger Film 406 gebildet, der auch mit einer Funktion mit Antireflexionseffekt versehen ist.
Dann werden 50 Solarbatteriemodule unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kollektorelektrode 100 mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform hergestellt. Hierzu wurde der vorstehend beschriebene beschichtete Draht 200 in Abständen von 6 mm verwendet.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz war 7,5% ±0,08%, deren Nebenschlusswiderstand war 400 bis 500 kΩcm², deren serieller Widerstand war 23,1 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Eigenschaften erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve waren mit 96% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 1,9% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 34)
In dieser Ausführungsform wird eine monokristalline Solarbatterie 500 gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der 26. Ausführungsform hergestellt, außer dass sie aus einer monokristallinen Solarbatterie (monokristallines Si), wie in 5 gezeigt, besteht.
Zuerst wird ein Siliziumeinkristall hergestellt, dessen Valenzelektronen mit dem CZ-Verfahren gesteuert werden, so dass es vom p-Typ ist, der Monokristall geschnitten und ein Siliziumwafer 500 mit einer Dicke von etwa 300 μm hergestellt. Ferner wird eine n⁺-Schicht 501 mit einem Diffusionsverfahren gebildet, durch Aufbringen von P₂O₅ auf den vorstehend beschriebenen Wafer. Dann wird Silberpaste auf die Rückseite der p-Schicht 500 mit einer nicht gezeigten Siebdruckvorrichtung gedruckt, erwärmt und gebrannt und folglich wird die untere Elektrode 502 gebildet. Dann wird die vorstehend beschriebene Kollektorelektrode 100, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird, auf der n⁺-Schicht 501 auf der Seite des Lichteintritts mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren gebildet. Dann wird ein SiO₂-Film 504 als Antireflexionsfilm mit einem Sputterverfahren gebildet. Dann werden 50 Solarbatteriemodule mit dem gleichen Verfahren wie in der 26. Ausführungsform hergestellt. Hierzu wird der vorstehend beschriebene beschichtete Draht 200 mit Abständen von 8,5 mm verwendet.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz war 15,8% ±0,01%, deren Nebenschlusswiderstand war 500 bis 760 kΩcm², deren serieller Widerstand war 2,8 Ωcm² im Mittel und zufrieden stellende Eigenschaften konnten erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve war mit 98% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 1,9% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufwies.
(Ausführungsform 35)
In dieser Ausführungsform wurde eine polykristalline Solarbatterie 600 gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der 26. Ausführungsform hergestellt, außer dass sie aus einer polykristallinen Solarbatterie (polykristallines Si), wie in 6 gezeigt, besteht.
Zuerst wird ein polykristalliner Barren mit einem Gussverfahren hergestellt, der Polykristall geschnitten und eine n⁺-Schicht 601 auf dem erhaltenen polykristallinen Siliziumwafer 600 mit einem Diffusionsverfahren gebildet, durch Aufbringen von P₂O₅ auf den vorstehend beschriebenen Wafer. Dann wird Silberpaste auf die Rückseite der p-Schicht 600 mit einer Siebdruckvorrichtung (nicht gezeigt) gedruckt, erhitzt und gebrannt und als Ergebnis wird die untere Elektrode 602 gebildet. Dann wird die vorstehend beschriebene Kollektorelektrode 200, die in der 26. Ausführungsform verwendet wurde, auf der n+-Schicht 601 auf der Seite des Lichteintritts mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren gebildet. Dann wird ein SiO₂-Film 604 als Antireflexionsfilm mit einem Sputterverfahren gebildet. Dann werden 50 Solarbatteriemodule mit dem gleichen Verfahren wie in der ersten Ausführungsform gebildet. Hierzu wird der vorstehend beschriebene beschichtete Draht 200 mit Abständen von 8,0 mm verwendet.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz war 13,8% ±0,05%, deren Nebenschlusswiderstand war 450 bis 650 kΩcm², deren serieller Widerstand war 2,6 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Eigenschaften erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve waren mit 96% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besitzt.
(Ausführungsform 36)
In dieser Ausführungsform wird eine polykristalline Dünnfilm-Solarbatterie 700 gemäß der folgenden Verfahrensweise mit dem gleichen Verfahren wie in der 26. Ausführungsform hergestellt, außer dass eine Solarbatterie aus einer polykristallinen Dünnfilm-Solarbatterie (polykristalliner Si-Dünnfilm), wie in 7 gezeigt, besteht.
Zuerst wird ein metallisches Si-Substrat 701 ausreichend entfettet und gereinigt und in ein Mikrowellen-Plasma-CVD-Filmbildungssystem (nicht gezeigt) gegeben, um eine n-Schicht 702 zu bilden. Dann wird das Substrat in einen Heizofen (nicht gezeigt) gegeben und eine polykristalline n-Schicht 702 gebildet. Dann wird das Substrat in ein Mikrowellen-Plasma-CVD-Filmbildungssystem (nicht gezeigt) gegeben, um eine p-Schicht 703 zu bilden. Ferner wird es in eine Sputtervorrichtung (nicht gezeigt) gegeben und ein ITO-Film wird als transparenter leitfähiger Film 704 gebildet, der auch mit einer Funktion mit Antireflexionseffekt versehen ist. Dann wird ein Gitter 705 auf den vorstehend beschriebenen transparenten leitfähigen Film 704 mit dem gleichen Verfahren wie in der 26. Ausführungsform gebildet und 50 Solarbatteriemodule werden hergestellt. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve waren mit 94% zufrieden stellend.
Die anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Probe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform gemessen, deren Umwandlungseffizienz war 15,5% ±0,01%, deren Nebenschlusswiderstand war 400 bis 510 kΩcm², deren serieller Widerstand war 4,5 Ωcm² im Mittel und es konnten zufrieden stellende Eigenschaften erhalten werden. Die Ausbeute der Proben mit normaler I-V-Kurve waren mit 94% zufrieden stellend.
Ein Zuverlässigkeitstest dieser Proben wurde mit dem gleichen Verfahren wie in der 22. Ausführungsform durchgeführt. Dann wurden die Charakteristika der Solarbatterien der Proben nach vollendetem Test unter Verwendung eines Simulators wie bei der Messung der anfänglichen Werte gemessen und die Umwandlungseffizienz war im Mittel 2,1% geringer als die anfängliche Umwandlungseffizienz, jedoch trat keine beträchtliche Verschlechterung auf.
Das Ergebnis dieser Ausführungsform zeigt, dass eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung herausragende Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit besitzt.
(Ausführungsform 37)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der 26. Ausführungsform, dadurch dass der spezifische Widerstand eines leitfähigen Haftmittels innerhalb des Bereichs von 0,005 bis 200 Ωcm variiert wird. Als Verfahren zur Variation des spezifischen Widerstands eines leitfähigen Haftmittels wird das Mischungsverhältnis (gewichtsbezogen) von Polymerharz und eines leitfähigen Teilchens in dem leitfähigen Beschichtungsmaterial wie folgt variiert 5:95, 10:90, 20:80, 80:20, 90:10, 95:5.
Diese Ausführungsform ist ansonsten der 26. Ausführungsform ähnlich.
Zehn Dreifachzellen, die in 4C gezeigt sind, wurden gemäß der gleichen Verfahrensweise wie in der 26. Ausführungsform hergestellt, außer dass diese leitfähigen Haftmittel verwendet wurden und ähnlich ausgewertet wurden. Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse.
[Tabelle 5]
Tabelle 5 zeigt, dass der anfängliche Nebenschluss gesteuert werden kann, indem der spezifische Widerstand einer Beschichtungsschicht 203 auf 0,01 Ωcm oder mehr eingestellt wird und stabilere Umwandlungseffizienz kann erhalten werden. Tabelle 5 zeigt auch, dass der serielle Widerstand reduziert werden kann, indem der spezifische Widerstand auf 100 Ωcm oder weniger eingestellt wird und höhere Umwandlungseffizienz kann erhalten werden. Tabelle 5 zeigt ferner, dass der Anstieg des seriellen Widerstands und die Verringerung der Umwandlungseffizienz nach einem Zuverlässigkeitstest reduziert werden kann und eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung besitzt hohe Zuverlässigkeit.
(Ausführungsform 38)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform, dadurch dass die Heißdruckbindungstemperatur eines leitfähigen Haftmittels im Bereich von 50 bis 300°C variiert wird. Für die Temperatur zum Erwärmen und Druckbinden einer Kollektorelektrode wurde eine Messung bei vier verschiedenen Temperaturen von 100, 160, 200 und 250°C durchgeführt. Das verwendete Blockisocyanat ist ähnlich demjenigen in der ersten Ausführungsform und seine Dissoziationstemperatur ist 150°C.
Ansonsten ist diese Ausführungsform der 26. Ausführungsform ähnlich.
Zehn Dreifachzellen, die in 4A bis 4C gezeigt sind, wurden hergestellt und mit der gleichen Verfahrensweise wie in der 26. Ausführungsform auf ähnliche Weise ausgewertet, außer dass die Heißpressdrucktemperatur als Temperatur eingestellt wurde. Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse.
[Tabelle 6]
Tabelle 6 zeigt, dass der serielle Widerstand reduziert werden kann, indem die Heißpressbindungstemperatur auf die Dissoziationstemperatur oder höher des Harzes für die Beschichtungsschicht eingestellt wird und eine höhere Umwandlungseffizienz kann erhalten werden. Die Tabelle 6 zeigt auch, dass der Anstieg des seriellen Widerstands und die Verringerung der Umwandlungseffizienz nach einem Zuverlässigkeitstest reduziert werden können und eine Solarbatterie unter Verwendung einer Kollektorelektrode gemäß der Erfindung hohe Zuverlässigkeit besitzt.
(Ausführungsform 39)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der 26. Ausführungsform, dadurch dass die Heißpressbindungszeit eines leitfähigen Haftmittels in dem Bereich von 10 bis 60 Sekunden variiert wird. Für die Heißpressbindungszeit einer Kollektorelektrode 200 wurden vier verschiedene Zeiten von 10, 20, 45 und 60 Sekunden eingestellt. Zur Überprüfung des Härtungsfaktors eines leitfähigen Haftmittels unter einer solchen Bedingung wurde die in ein Lösungsmittel eluierte Menge vor und nach Eintauchen gemessen und folglich betrug das Gelverhältnis jeweils 5%, 15%, 80% und 100%. Das verwendete Blockisocyanat ist dem der ersten Ausführungsform ähnlich und seine Dissoziationstemperatur ist 150°C.
Ansonsten ist diese Ausführungsform der 26. Ausführungsform ähnlich.
Es wurden zehn Stücke einer Dreifachzelle von 7 mit dem gleichen Verfahren wie in der 26. Ausführungsform hergestellt und es wurde die gleiche Auswertung durchgeführt, außer dass die Temperaturen für das Heißpressbinden diese Temperaturen waren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.
[Tabelle 7]
Wie aus Tabelle 7 ersichtlich ist, kann eine höhere Umwandlungseffizienz durch Reduktion des seriellen Widerstands erhalten werden, bedingt durch eine Heißpressbindungstemperatur höher als die Dissoziationstemperatur des Harzes für die Beschichtungsschicht. Zusätzlich ist auch klar, dass eine höhere Zuverlässigkeit sichergestellt ist, da nach dem Zuverlässigkeitstest der serielle Widerstand weniger ansteigt und die Umwandlungseffizienz weniger abnimmt.
(Ausführungsform 40)
In dieser Ausführungsform wird die Menge eines Härtungsmittels für das leitfähige Bindungsmaterial untersucht. Mit anderen Worten werden verschiedene Verhältnisse des Gewichtsverhältnis von Urethanharz, das als Hauptmittel für eine Beschichtungsschicht der Stromkollektorelektrode 200 verwendet wird und des als Härtungsmittel verwendeten Blockisocyanats eingestellt wie 100:1, 50:1, 20:1 und 10:1. Unter den vorstehenden Bedingungen betrug der Geltrennungsprozentsatz des leitfähigen Bindungsmaterials 5, 15, 85 und 100%. Die Dissoziationstemperatur des tatsächlich verwendeten Blockisocyanats ist 150°C ebenso wie in der ersten Ausführungsform.
Die weiteren Bedingungen sind die gleichen wie für die Ausführungsform 26.
Zehn Stücke einer in den 4A bis 4C gezeigten Dreifachzelle werden hergestellt und die gleichen Auswertungen wie für die Ausführungsform 26 werden durchgeführt. Die Auswertungsergebnisse sind in der Tabelle 8 gezeigt.
[Tabelle 8]
Wie aus Tabelle 8 ersichtlich ist, kann eine höhere Umwandlungseffizienz erhalten werden, da der serielle Widerstand durch eine Heißpressbindungstemperatur höher als die Dissoziationstemperatur des Blockisocyanats, welches das in dem leitfähigen Bindungsmaterial enthaltene Härtungsmittel ist, abnimmt. Zusätzlich ist auch klar, dass eine höhere Zuverlässigkeit sichergestellt ist, da nach dem Zuverlässigkeitstest der serielle Widerstand weniger ansteigt und die Umwandlungseffizienz weniger abnimmt.
Tabelle 9
Tabelle 10
Tabelle 11
Tabelle 12
Tabelle 13
Tabelle 14
Tabelle 15
Tabelle 16
(Ausführungsform 41)
In dieser Ausführungsform wird ein photovoltaisches Element mit Stromkollektorelektroden hergestellt, auf die Wärme härtendes leitfähiges Bindungsmaterial aufgebracht wird und dessen Leistungsfähigkeit wird in dem nachstehend beschriebenen Verfahren bestätigt.
Folgendes beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Paste Nr. 4 zur Bildung des Wärme härtenden leitfähigen Bindungsmaterials, aus dem die Beschichtungsschicht der Stromkollektorelektroden besteht.

(1) Gemischtes Lösungsmittel, enthaltend 17,4 g Butylcarbitolacetat und 11,6 g Methylethylketon wurden in einen Schüttler zur Dispersion als Lösungsmittel gegeben.
(2) Butyralharz BL-S, hergestellt von Sekisui Chemical Co., Ltd., das als Hauptmittel des Binders verwendet wurde, wurde mit 8,9 g zu dem Lösungsmittel in dem Schüttler zugegeben und es wurde mit einer Kugelmühle gerührt, bis es ausreichend gelöst war.
(3) Als Härtungsmittel wurde 1,40 g Blockisocyanat B-815N, hergestellt von Takeda Chemical Industries, Ltd. und 15 g Glaskugeln zur Dispersion zu dem Lösungsmittel zugegeben.
(4) Als leitfähige Teilchen wurden 5,3 g Conductex 975 Kugeln, hergestellt von Colombian Carbon Ltd. zu dem Lösungsmittel zugegeben und statisch platziert, bis die leitfähigen Teilchen sich in dem Lösungsmittel ausreichend abgeschieden waren.
(5) Die Dispersion wurde in dem Schüttler, der die vorstehenden Materialien enthielt, 12 Stunden lang unter Verwendung eines Lackschüttlers, hergestellt von Toyo Seiki Seisakuzyo Ltd. durchgeführt. Die Zeit wurde durch ein Experiment erhalten, indem der Zeitverlauf herausgefunden wurde, in dem der spezifische Volumenwiderstand der Paste Nr. 4 auf das geringste Niveau abgesunken war.
(6) Danach wurden die Glaskugeln für die Dispersion aus der Paste Nr. 4 entfernt. Die Paste Nr. 4 wurde unter den Standardhärtungsbedingungen für das Härtungsmittel bei 160°C und 30 Minuten gehärtet und deren spezifischer Volumenwiderstand wurde gemessen. Als Ergebnis der Messung wurden 0,8 Ωcm erhalten, wodurch bestätigt werden konnte, dass der spezifische Widerstand ausreichend gering war.
(7) Durch Verwendung eines länglichen Drahtbeschichters 300, der in 3 gezeigt ist, wurde ein Kupferdraht mit Silberüberzug mit einem Durchmesser von 100 μm mit der Paste Nr. 4 beschichtet. Als Düse 605 für die Emaillebeschichtung, die für die Drahtbeschichtung verwendet wurde, wurde eine PVF-Düse, hergestellt von Osaka Diamon, Ltd. verwendet. Als Trocknungsofen 606 wurden zwei IR-Öfen SS-09 (Infrarotöfen), hergestellt von Sakaguchi Dennetsu Ltd. in Längsrichtung platziert und in gegenüberliegenden Positionen zur Verwendung angeordnet. Die Atmosphärentemperatur in dem Trocknungsofen wurde auf einen gewünschten Grad durch Betrieb mit einer Temperatursteuerung 311 eingestellt. Zum Hochziehen des Cu-Drahtes wurde ein Servomotor (nicht gezeigt) zur Steuerung der Aufziehgeschwindigkeit verwendet. Ein Ausrichtungswalzen-Antriebsmechanismus 309 wurde auf die Seite einer Drahtwalzentrommel platziert. Zusätzlich wurde eine LS-3100/3040-Vorrichtung 307 für die Messung der Filmdicke, hergestellt von Keyence Ltd. an einem Auslass des Trocknungsofens angeordnet, um die Dicke der Beschichtung des leitfähigen Bindungsmaterials zu messen und dann wurde sie gemessen.

Folgendes beschreibt die Bedingungen für die Bildung der Paste Nr. 4 als erste Beschichtungsschicht 202.
Die Drahtwalzengeschwindigkeit ist 8,9 mm/s, die Härtungszeit ist 60 s, die Temperatur in dem Trocknungsofen ist 280°C und der Bohrungsdurchmesser der für die Emaillebeschichtung verwendeten Düse ist 180 μm. Die Bedingungen wurden durch ein Experiment erhalten, um den Zustand herauszufinden, bei dem die Härtungsreaktion der Paste Nr. 4 ausreichend voranschritt, ohne dass die Paste Nr. 4 sich ablöste.
Konkret wurde durch Ultraschallreinigung des Beschichtungsdrahtes für 30 s mit Methylethylketon zur Überprüfung bestätigt, dass kein leitfähiges Bindungsmaterial, hergestellt aus der Paste Nr. 4, sich ablöste. Das aus der Paste Nr. 4 hergestellte leitfähige Bindungsmaterial, das auf den Kupferdraht mit Silberüberzug aufgebracht wurde, existierte in gehärtetem Zustand mit fortgeschrittener Vernetzung. Die Dicke der ersten Beschichtungsschicht 202 betrug im Mittel 11 μm und die Abweichung der Dicke der Beschichtung lag innerhalb eines Bereichs von ±1 μm als Ergebnis der Beschichtung von 100 m Länge.
Folgendes beschreibt die Bildungsbedingungen einer zweiten Beschichtungsschicht 203, auf die das Wärme härtende leitfähige Beschichtungsmaterial (Paste Nr. 4) aufgebracht wird und ein Verfahren zur Herstellung der für das erfindungsgemäße photovoltaische Element verwendeten Stromkollektorelektroden.
Die Drahtwalzgeschwindigkeit ist 8,9 mm/s, die Trocknungszeit ist 60 s, die Temperatur in dem Trocknungsofen ist 120°C, der Bohrungsdurchmesser der für die Emaillebeschichtung verwendeten Düse ist 200 μm. Die Bedingungen wurden durch ein Experiment erhalten, um den Zustand herauszufinden, bei dem die Temperatur geringer als die Dissoziationstemperatur des Blockisocyanats war, ohne jegliche Klebrigkeit des leitfähigen Bindungsmaterials Nr. 1, das auf dem Draht aufgebracht wurde, aber mit ausreichender Haftung an dem Draht. Das aus der Paste Nr. 4 hergestellte leitfähige Bindungsmaterial, das auf dem Draht aufgebracht wurde, existierte in einem thermoplastischen Zustand und verdampftem Lösungsmittel. Die Dicke einer Beschichtungsschicht 303 ist im Mittel 8 μm und die Abweichung der Dicke der Beschichtung lag innerhalb eines Bereichs von ±1,5 μm als Ergebnis der Beschichtung von 100 m Länge.
Folgendes beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von zehn Modulen von photovoltaischen Elementen.

(1) 10 erläutert ein Modul von photovoltaischen Elementen mit in dem Verfahren erzeugten Stromkollektorelektroden 1004. Ein Substrat 1001, das verwendet wurde, besaß eine Doppelzelle vom pin-Typ, die mit CVD auf ein SUS-Substrat beschichtet wurde, kombiniert mit einer Minuselektrode. Zusätzlich wurde eine transparente, leitfähige Beschichtung aus In₂O₃ als Pluselektrode auf der Lichteinfallsseite gebildet.
(2) Das Substrat 1001 besaß eine effektive Fläche von 30 × 30 cm. Muster wurden auf das Substrat gedruckt, indem eine Ätzpaste, enthaltend Eisen(III)chlorid als Hauptinhaltsstoff, ein kommerzieller Drucker und eine Druckplatte zum Ätzen verwendet wurden und ungewünschte Bereiche der transparenten, leitfähigen Beschichtung entfernt wurden.
(3) Dann wurde eine Pluselektrode 1002 aus Hartkupfer und eine Minuselektrode 1003 außerhalb der effektiven Fläche eingesetzt und die Stromkollektorelektroden 1004 wurden zwischen beiden Pluselektroden 202 derart ausgestreckt, dass sie innerhalb der effektiven Fläche mit 7 mm-Abständen lagen und sie wurden temporär mit UV-härtendem Haftmittel außerhalb der Pluselektrode, mit anderen Worten außerhalb des effektiven Bereichs fixiert.
(4) Danach wurden die Stromkollektorelektroden 1004 unter Erhitzen auf einer Zelloberfläche des Substrats 1001 kontaktgebunden. Dies wurde bei Bedingungen eines Drucks von 1 kg/cm² und Wärmebedingungen, basierend auf einem Profil des Temperaturanstiegs bis zu 200°C in 60 Minuten ansteigend und anschließender Kühlung in 20 Minuten durchgeführt. Die Erwärmungsbedingungen wurden durch ein Experiment erhalten, in dem das Haftvermögen der Stromkollektorelektroden an der Zelloberfläche der photovoltaischen Elemente gemessen wurde und die Schnittanordnung der Stromkollektorelektroden, die gebunden wurden, beobachtet wurde.

Obwohl die Pluselektrode in leitendem Zustand mit den Stromkollektorelektroden in dem Heißpressbindungsverfahren gehalten wurde, kann die Kontaktierung mit Silberpaste oder Löten durchgeführt werden, und erhöht die Zuverlässigkeit. Die Heißpressbindung wird mit einer Vorrichtung durchgeführt, die Simultanerhitzen und Druckerzeugung ausüben kann, wie ein Vakuumlaminator.
Zehn Module aus photovoltaischen Elementen wurden mit dem vorstehenden Verfahren hergestellt.
Folgendes beschreibt das Ergebnis der Untersuchung der anfänglichen Eigenschaften der erhaltenen Proben (mit anderen Worten die vorstehenden Module aus photovoltaischen Elementen).

(1) Die Spannungs-/Stromcharakteristika im Dunkelzustand der Proben wurden gemessen. Der Nebenschlusswiderstand wurde auf Basis eines Anstiegs um den Ursprung überprüft. Als Ergebnis der Überprüfung wurden bevorzugte Werte von 200 kΩcm² bis 500 kΩcm² erhalten.
(2) Unter Verwendung einer simulierten Sonnenlichtquelle (nachstehend „Simulator" genannt) mit 100 mW/cm² Beleuchtungsstärke in dem AM1.5 globalen Sonnenlichtspektrum, wurden die Eigenschaften der Solarbatterie für diese Proben durch Messung überprüft. Die Eigenschaften der gemessenen Umwandlungseffizienz von 7,9 ±0,02% waren bevorzugt und relativ gleichmäßig.

Dann wurde die Einkapselung der Proben mit dem folgenden Verfahren durchgeführt. Sauberes Glas und EVA wurden auf die beiden Seiten des Substrats 1001 geschichtet, dann wurde ferner Fluorkunststofffilm ETFE auf beide Seiten davon laminiert und in einen Vakuumlaminator zur Laminierung unter Beibehaltung der Temperatur von 150°C für 60 Minuten gegeben.
Ein Zuverlässigkeitstest wurde mit den Proben nach der Laminierung durchgeführt. Der Test basierte auf dem Zyklustest A-2 von Temperatur und relativer Feuchtigkeit, der in einem Umwelttestverfahren definiert ist und auf einem Langzeittestverfahren für Solarbatteriemodule des Kristallsystems des japanischen Industriestandards C8917.
Ein Zyklustest wurde 20 mal wiederholt, indem die Proben in ein Bad mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit gegeben wurden, dessen Innentemperatur und Feuchtigkeit steuerbar waren, um die Temperatur von –40°C bis +85°C (relative Feuchtigkeit: 85%) zu ändern. Danach wurden die Charakteristika der Solarbatterie mit den Proben nach vollständigem Test überprüft, indem der Simulator auf gleiche Weise wie für den anfänglichen Zustand verwendet wurde, eine Abnahme von 2% im Mittel wurde erhalten, im Vergleich mit der anfänglichen Umwandlungseffizienz ohne beträchtliche Verschlechterung.
Als Ergebnis dieser Ausführungsform wurde klar, dass das photovoltaische Element der Erfindung bevorzugte Eigenschaften besitzt und höhere Zuverlässigkeit sicherstellt.
(Vergleich 3)
Dieses Beispiel unterscheidet sich von Ausführungsform 41, dadurch dass thermoplastisches leitfähiges Bindungsmaterial anstelle des Wärme härtenden leitfähigen Bindungsmaterials, das für Ausführungsform 41 verwendet wurde, eingesetzt wurde. Stromkollektorelektroden und Proben wurden hergestellt, indem thermoplastisches leitfähiges Bindungsmaterial 107-25, hergestellt von CMI, Ltd. als erste Beschichtungsschicht 202, wie in 2A gezeigt, verwendet wurde.
Die erste Beschichtungsschicht 202 wurde bei den nachstehenden Bedingungen gebildet, indem das leitfähige Bindungsmaterial um 107-25 verwendet wurde, um die Stromkollektorelektroden herzustellen.
Die Drahtwalzengeschwindigkeit ist 8,9 mm/s, die Trocknungszeit ist 60 s, die Temperatur in dem Trocknungsofen ist 120°C und ein Bohrungsdurchmesser der für die Emaillebeschichtung verwendeten Düse ist 180 μm. Die Dicke einer Beschichtungsschicht 202 ist 8 μm im Mittel und eine Abweichung der Dicke der Beschichtung lag innerhalb eines Bereichs von ±1,5 μm als Ergebnis der Beschichtung von 100 m Länge.
Die zweite Beschichtungsschicht 203 wurde bei den gleichen Bedingungen gebildet, indem leitfähiges Bindungsmaterial, hergestellt aus Paste Nr. 4 verwendet wurde, welches das gleiche war wie für Ausführungsform 1.
Dann werden auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 41 die Stromkollektorelektroden 1004 unter Erhitzen auf der Zelloberfläche des Substrats 1001 kontaktgebunden. Dies wurde durchgeführt bei Bedingungen 1 kg/cm² Druck und Heizbedingungen auf Grundlage eines Profils mit Erhöhen der Temperatur bis zu 150°C in 40 Minuten in linear ansteigendem Zustand und dann Abkühlen in 20 Minuten.
Zusätzlich wurden 10 photovoltaische Elementmodule auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 hergestellt.
Als Ergebnis der Verkapselung dieser Proben auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 41 zur Messung der anfänglichen Eigenschaften wurden eine Umwandlungseffizienz von 7,8% im Mittel und ein serieller Widerstand von 27 Ωcm² erhalten.
Auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 41 wurde ein Zyklustest 20 mal wiederholt, indem die Proben in ein Bad mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit gegeben wurden, dessen Innentemperatur und Feuchtigkeit steuerbar waren, um die Temperatur von –40°C bis +85°C (relative Feuchtigkeit: 85%) zu ändern. Danach wurden die Charakteristika der Solarbatterie mit den Proben nach vollständigem Test unter Verwendung des Simulators auf gleiche Weise wie für den anfänglichen Zustand untersucht. Eine Abnahme von 10% im Mittel wurde im Vergleich zu der anfänglichen Umwandlungseffizienz erhalten, was eine beträchtliche Verschlechterung war.
Die Verschlechterung wird verursacht durch einen Anstieg des seriellen Widerstands wie beispielsweise ein Anstieg eines Grenzschichtwiderstands zwischen einem Metalldraht und dem thermoplastischen Bindungsmaterial aufgrund einer Änderung der Feuchtigkeit und durch einen Anstieg des spezifischen Volumenwiderstands aufgrund der Verschlechterung des leitfähigen Bindungsmaterials.
(Ausführungsform 42)
In dieser Ausführungsform wurden die Effekte der Beschichtung des Feuchtigkeitssperrlacks für 10 Proben, die auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 41 hergestellt wurden und die sich in einem Zustand vor Verkapselung befanden, untersucht.
Weitere Eigenschaften waren die gleichen wie für Ausführungsform 41.
Bei Messung der anfänglichen Eigenschaften der Proben auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 41 wurden Eigenschaften der gemessenen Umwandlungseffizienz von 7,9% ±0,02% und ein serieller Widerstand von 24 Ωcm² als bevorzugt und relativ gleichmäßig festgestellt.
Diese Proben wurden gehärtet, indem bei Temperaturbedingungen mit Erhöhung der Temperatur von 80°C bis 190°C in linear ansteigendem Zustand in einem Heißluftofen nach Beschichtung durch ein Hartbeschichtungsmaterial, Fine Hard, hergestellt von Toa Nenryo Kogyo K.K. mit einem Spray getrocknet wurde.
Bei Messung der Eigenschaften der Probe nach der Hartbeschichtung unter Verwendung des Simulators wurde eine Umwandlungseffizienz von 7,8% und ein serieller Widerstand von 28 Ωcm² ohne beträchtliche Verschlechterung erhalten.
(Vergleich 4)
In dieser Ausführungsform wurden die Effekte der Beschichtung des Feuchtigkeitssperrlacks für 10 Proben untersucht, die auf gleiche Weise wie im Vergleich 3 hergestellt wurden und sich in einem Zustand vor Verkapselung befanden.
Weitere Eigenschaften sind die gleichen wie für die Ausführungsform 41.
Bei Messung der anfänglichen Eigenschaften auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 41 waren die Eigenschaften der gemessenen Umwandlungseffizienz von 7,9% ±0,02% und der serielle Widerstand von 24 Ωcm² bevorzugt und relativ gleichmäßig.
Auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 42 wurden die Proben gehärtet, indem bei Temperaturbedingungen mit Erhöhen der Temperatur von 80°C bis 190°C in linear ansteigendem Zustand in einem Heißluft-Trocknungsofen nach Beschichtung durch ein Hartbeschichtungsmaterial, Fine Hard, hergestellt von Toa Nenryo Kogyo K.K. mit einem Spray getrocknet wurde.
Bei Messung der Eigenschaften der Proben nach der Hartbeschichtung unter Verwendung des Simulators wurde die Umwandlungseffizienz mit 5,5% und der serielle Widerstand mit 60 Ωcm² erhalten, was eine beträchtliche Verschlechterung war.
Die Verschlechterung kann verursacht sein durch einen Anstieg des spezifischen Volumenwiderstands aufgrund des Ablösens des leitfähigen Bindungsmaterials auf dem Elektrodenmetall, verursacht durch ein Eintreten des Hartbeschichtungslösungsmittels in die Elektroden und durch die Verschlechterung des thermoplastischen leitfähigen Bindungsmaterials, verursacht durch Erhitzen in einem Härtungsverfahren des Beschichtungsmaterials.
(Ausführungsform 43)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 41, dadurch dass eine Mischung von Ruß und Urethanharz für einen Binder des leitfähigen Bindungsmaterials anstatt des Butyralharzes von Ausführungsform 41 verwendet wird, um Stromkollektorelektroden und Proben herzustellen.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Paste Nr. 5 zur Bildung eines wärmehärtenden, leitfähigen Bindungsmaterials vom Einfachflüssigkeitstyp beschrieben, das eine Beschichtungsschicht der Stromkollektorelektroden aufbaut.

(1) Ein Mischlösungsmittel, enthaltend 17,0 g Butylcarbitolacetat und 11,6 g Methylethylketon wurden in einen Schüttler für die Dispersion als Lösungsmittel gegeben.
(2) Urethanharz 5120, hergestellt von Nippon Polyurethane, Ltd., das als Hauptmittel des Binders verwendet wurde, wurde mit 8,9 g zu dem Lösungsmittel in dem Schüttler gegeben, dann wurde es mit einer Kugelmühle gerührt, bis es ausreichend gelöst war.
(3) Als Härtungsmittel wurden 1,4 g Blockisocyanat 2515, hergestellt von Nippon Polyurethane, Ltd. und 15 g Glaskugeln für die Dispersion zu dem Lösungsmittel zugegeben.
(4) Als leitfähige Körner wurden 5,3 g Conductex 975 Kugeln, hergestellt von Colombian Carbon Ltd. zu dem Lösungsmittel zugegeben und es wurde statisch platziert, bis die leitfähigen Körner ausreichend in dem Lösungsmittel abgeschieden waren.
(5) Die Dispersion wurde mit dem Schüttler, der die vorstehenden Materialien enthält, 12 Stunden lang unter Verwendung eines Lackschüttlers durchgeführt.
(6) Danach wurden die Glaskugeln für die Dispersion aus der Paste Nr. 5 entfernt.
(7) Die Paste Nr. 5 wurde unter den Standardhärtungsbedingungen dieses Härtungsmittels gehärtet, nämlich 180°C Temperatur und 30 Minuten Zeitdauer und deren spezifischer Volumenwiderstand wurde gemessen. Als Ergebnis der Messung wurden 5,1 Ωcm erhalten, wodurch bestätigt werden konnte, dass der spezifische Widerstand ausreichend gering war. Im Folgenden werden die Bedingungen zur Bildung der Paste Nr. 5 als erste Beschichtungsschicht 202 unter Verwendung eines Drahtbeschichters 300 beschrieben.

Die Drahtaufrollgeschwindigkeit ist 8,9 mm/s, die Härtungszeit ist 60 s, die Temperatur in dem Trocknungsofen ist 280°C und ein Bohrungsdurchmesser der Düse, die für die Emaillebeschichtung verwendet wird, ist 180 μm. Die Dicke der ersten Beschichtungsschicht 202 war 11 μm im Mittel und die Abweichung der Dicke der Beschichtung war innerhalb eines Bereichs von ±1 μm als Ergebnis der Beschichtung von 100 m Länge.
Zusätzlich beschreibt das Folgende Bedingungen zur Bildung eines leitfähigen Bindungsmaterials, das aus der Paste Nr. 5 hergestellt wurde, für die zweite Beschichtungsschicht 203 unter Verwendung des Drahtbeschichters 300.
Die Drahtaufrollgeschwindigkeit ist 8,9 mm/s, die Trocknungszeit ist 60 s, die Temperatur in dem Trocknungsofen ist 120°C und ein Bohrungsdurchmesser der Düse, die für die Emaillebeschichtung verwendet wird, ist 200 μm. Die Bedingungen wurden erhalten mittels eines Experiments zur Feststellung eines Status, bei dem die Temperatur geringer war als die Dissoziationstemperatur des Blockisocyanats ohne jegliche Klebrigkeit der Paste Nr. 5, die auf dem Draht aufgebracht wurde. Das leitfähige Bindungsmaterial, das aus der Paste Nr. 5 hergestellt wurde, und auf den Draht aufgebracht wurde, existierte in einem thermoplastischen Zustand, wobei das Lösungsmittel verdampft war. Die Dicke der Beschichtungsschicht 203 ist 8 μm im Mittel und die Abweichung der Dicke der Beschichtung lag innerhalb eines Bereichs von ±1,5 μm als Ergebnis der Beschichtung von 100 m Länge.
Dann wurden 10 photovoltaische Elementmodule auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 41 und 42 hergestellt.
Als Ergebnis der Messung der anfänglichen Eigenschaften der Proben, die in dieser Ausführungsform auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 erzielt wurden, betrug die Umwandlungseffizienz 7,8% im Mittel und der serielle Widerstand betrug 25 Ωcm².
Anschließend wurde der gleiche Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest wie für die Ausführungsform 41 durchgeführt und eine Verschlechterungsrate von 1,5% im Mittel wurde im Vergleich mit der anfänglichen Umwandlungseffizienz ohne jede beträchtliche Verschlechterung erhalten.
Als Ergebnis dieser Ausführungsform wurde klar, dass das photovoltaische Element gemäß der Erfindung bevorzugte Eigenschaften aufweist und höhere Zuverlässigkeit sicherstellt.
(Ausführungsform 44)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 41 dadurch, dass Titanoxid als Füllstoff des leitfähigen Bindungsmaterials, das für die erste Beschichtungsschicht 202 verwendet wird, anstelle von Conductex 975 Kugeln der Ausführungsform 41 eingesetzt wird, um Stromkollektorelektroden und Proben herzustellen. Die zweite Beschichtungsschicht 203 wurde bei den gleichen Bedingungen gebildet, indem leitfähiges Bindungsmaterial, hergestellt aus der Paste Nr. 4 ebenso wie in der Ausführungsform 41 verwendet wurde.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Paste Nr. 6 zur Bildung des leitfähigen Bindungsmaterials beschrieben, welches die Beschichtungsschicht der Stromkollektorelektroden aufbaut.

(1) Ein gemischtes Lösungsmittel, enthaltend 17,4 g Butylcarbitolacetat und 11,6 g Methylethylketon wurden in einen Schüttler zur Dispersion als Lösungsmittel gegeben.
(2) Butyralharz BL-S, hergestellt von Sekisui Chemical Co., Ltd., welches als Hauptmittel des Binders verwendet wurde, wurde mit 8,9 g zu dem Lösungsmittel in dem Schüttler gegeben und es wurde mit einer Kugelmühle gerührt, bis es vollständig gelöst war.
(3) Als Härtungsmittel wurden 1,4 g Blockisocyanat B-815N, hergestellt von Takeda Chemical Industries, Ltd. und 15 g Glaskugeln zur Dispersion zu dem Lösungsmittel zugegeben.
(4) Als leitfähige Körner wurden 5,3 g Titanoxid-Pulver FT-1000, hergestellt von Ishihara Sangyo, Ltd. zu dem Lösungsmittel zugegeben und es wurde statisch platziert, bis die leitfähigen Körner in dem Lösungsmittel ausreichend abgeschieden waren.
(5) Die Dispersion wurde in dem Schüttler, der die vorstehenden Materialien enthielt, 10 Stunden lang unter Verwendung eines Lackschüttlers, hergestellt von Toyo Seiki Seisakujyo, Ltd. durchgeführt.
(6) Danach wurden die Glaskugeln zur Dispersion aus der Paste Nr. 6 entfernt. Die Paste Nr. 6 wurde unter den Standardhärtungsbedingungen des Härtungsmittels von 160°C Temperatur und 30 Minuten Dauer gehärtet und dessen spezifischer Volumenwiderstand wurde gemessen. Als Ergebnis der Messung wurden 8 Ωcm erhalten, wodurch bestätigt werden konnte, dass der spezifische Widerstand ausreichend gering war.
(7) Anschließend wurden Stromkollektorelektroden hergestellt, indem die erste Beschichtungsschicht 202 mit dem leitfähigen Bindungsmaterial, hergestellt aus der Paste Nr. 6 bei den gleichen Bedingungen wie in der Ausführungsform 41 gebildet wurde.

Dann wurden 10 photovoltaische Elementmodule auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 41 hergestellt.
Als Ergebnis der Messung der anfänglichen Eigenschaften der Proben, die in dieser Ausführungsform auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 41 erhalten wurden, betrug die Umwandlungseffizienz 7,7% im Mittel und der serielle Widerstand 27 Ωcm².
Anschließend wurde der gleiche Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest wie in der Ausführungsform 41 durchgeführt und es wurde eine Verschlechterungsrate von 3% im Mittel im Vergleich mit der anfänglichen Umwandlungseffizienz ohne jede beträchtliche Verschlechterung erhalten.
Als Ergebnis dieser Ausführungsform wurde klar, dass das photovoltaische Element der Erfindung bevorzugte Eigenschaften aufweist und höhere Zuverlässigkeit sicherstellt.
(Ausführungsform 45)
In dieser Ausführungsform wurde untersucht, welche Effekte erhalten werden können, wenn der spezifische Volumenwiderstand des leitfähigen Bindungsmaterials geändert wird, indem ein Pigment in einen Binder des leitfähigen Bindungsmaterials, nämlich Phenoxyharz unter Variation des Mengenverhältnisses eingemischt wird. Als Pigmentmengenverhältnis wurden sechs Arten von Prozentsätzen, 20 Gew.-%, 25 Gew.-%, 30 Gew.-%, 35 Gew.-%, 40 Gew.-% und 45 Gew.-% verwendet, um Pasten Nr. 7-1 bis 7-6 zur Bildung von Wärme härtenden leitfähigen Bindungsmaterialien herzustellen.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Pasten Nr. 7-1 bis 7-6 beschrieben.

(1) Als Lösungsmittel wurde Cyclohexanon in einen Schüttler zur Dispersion gegeben.
(2) Phenoxyharz PKHH, hergestellt von Union Carbide, Ltd., das als Hauptmittel des Binders verwendet wurde, wurde zu dem Lösungsmittel in dem Schüttler gegeben, dann wurde es mit einer Kugelmühle gerührt, bis es vollständig gelöst war.
(3) Als Dispersionsmittel wurde Butyralharz BL-S, hergestellt von Sekisui Chemical Co., Ltd. zugegeben und es wurde mit einer Kugelmühle gerührt.
(4) Als Härtungsmittel wurde Blockisocyanat B-815N, hergestellt von Takeda Chemical Industries, Ltd. und Glaskugeln zur Dispersion zu dem Lösungsmittel zugegeben.
(5) Als leitfähige Körner wurden Conductex 975 Kugeln, hergestellt von Colombian Carbon, Ltd. zu dem Lösungsmittel zugegeben und es wurde statisch platziert, bis der Füllstoff ausreichend in dem Lösungsmittel abgeschieden waren.
(6) Die Dispersion wurde in dem Schüttler, der die vorstehenden Materialien enthielt, 10 Stunden lang unter Verwendung eines Lackschüttlers durchgeführt.
(7) Anschließend wurden die Glaskugeln zur Dispersion aus den Pasten Nr. 7-1 bis 7-6 entfernt. Die Pasten 7-1 bis 7-6 wurden unter den Standardhärtungsbedingungen des Härtungsmittels von 160°C Temperatur und 30 Minuten Dauer gehärtet und deren spezifischer Volumenwiderstand wurde gemessen. Als Ergebnis der Messung wurden die Werte in Tabelle 17 erhalten.

[Tabelle 17]
Im Folgenden werden die Bedingungen zur Bildung von leitfähigem Bindungsmaterial mit den Pasten Nr. 7-1 bis 7-6 als erste Beschichtungsschicht 202 unter Verwendung des Drahtbeschichters 300 beschrieben.
Die Drahtabrollgeschwindigkeit ist 8,9 mm/s, die Härtungszeit ist 60 s, die Temperatur in dem Trocknungsofen ist 280°C und der Bohrungsdurchmesser, der für die Emaillebeschichtung verwendeten Düse ist 180 μm. Die Dicke der ersten Beschichtungsschicht 302 war 11 μm im Mittel und die Abweichung der Dicke der Beschichtung lag innerhalb eines Bereichs von ±1 μm als Ergebnis der Beschichtung von 100 m Länge.
Zusätzlich wurden Stromkollektorelektroden mit dem leitfähigen Bindungsmaterial, hergestellt aus der Paste Nr. 4, die als zweite Beschichtungsschicht 203 unter Verwendung des Drahtbeschichters 300 eingesetzt wurde, hergestellt.
Anschließend wurden fünf photovoltaische Elementmodule jeweils auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 41 hergestellt.
Die Umwandlungseffizienz der Proben wurde auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 41 gemessen und gemittelt, dann wurden die Werte in 12 erhalten.
Als Ergebnis dieser Ausführungsform wurde klar, dass das photovoltaische Element der Erfindung bevorzugte anfängliche Eigenschaften des leitfähigen Bindungsmaterials mit spezifischen Volumenwiderstand von 0,1 bis 100 Ωcm aufweist.
(Ausführungsform 46)
In dieser Ausführungsform wurde untersucht, welchen Effekt der Ionensperre erhalten werden konnte, indem die Porosität des leitfähigen Bindungsmaterials geändert wurde. Zur Bestätigung des Ionensperreffekts wurden dreischichtige Stromkollektorelektroden und photovoltaische Elementmodule mit der folgenden Verfahrensweise unter Verwendung von leitfähigem Bindungsmaterial LS-708, das Silberfüllstoff, hergestellt von Asahi Kagaku, Ltd. enthielt, als erste Beschichtungsschicht hergestellt.

(1) Der für diese Ausführungsform verwendete Metalldraht ist Kupferdraht mit einem Durchmesser von 100 μm. Die Drahtabrollgeschwindigkeit ist 8,9 mm/s, die Trocknungszeit ist 60 s, die Temperatur in dem Trocknungsofen ist 250°C und der Bohrungsdurchmesser der für die Emaillebeschichtung verwendeten Düse ist 180 μm. Die Dicke der ersten Beschichtungsschicht 202 ist im Mittel 8 μm und die Abweichung der Dicke der Beschichtung lag innerhalb eines Bereichs von ±1,5 μm als Ergebnis der Beschichtung von 100 m Länge.
(2) Die zweite Beschichtungsschicht 203 wurde bei den gleichen Bedingungen gebildet, indem leitfähiges Bindungsmaterial, hergestellt aus den Pasten Nr. 7-1 bis 7-6 verwendet wurde, was das gleiche wie für die 45. Ausführungsform war. Als Ergebnis der Messung der Porosität des leitfähigen Bindungsmaterials, hergestellt aus den Pasten Nr. 7-1 bis 7-6 unter Verwendung von AUTOPORE9200, hergestellt von Micromeritics, Ltd. wurden die Werte in Tabelle 18 erhalten.
(3) Die dritte Beschichtungsschicht 204 wurde bei den gleichen Bedingungen gebildet, indem leitfähiges Bindungsmaterial, hergestellt aus der gleichen Paste Nr. 4 wie für die Ausführungsform 41 verwendet wurde und dreischichtige Stromkollektorelektroden 1004 wurden hergestellt.
(4) Anschließend wurden auf gleiche Weise wie für die Ausführungsform 41 die Stromkollektorelektroden 1004 unter Erhitzen auf der Zelloberfläche des Substrats 1001 kontaktgebunden. Dann wurde die Verkapselung auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 41 durchgeführt und die anfänglichen Eigenschaften wurden gemessen und gemittelt, was zu den Ergebnissen der Werte in Tabelle 2 führte.
(5) Dann wurde auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 41 ein einziger Test 100 Stunden lang durchgeführt, indem die Proben in das Bad mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit gegeben wurde, dessen Innentemperatur und Feuchtigkeit steuerbar waren, um dessen Temperatur bei +85°C und relativer Feuchtigkeit von 85% zu halten und indem 1 V Vorspannung in Vorwärtsrichtung angelegt wurde. Als Ergebnis des Tests wurden die Werte in Tabelle 18 als Leckstrom und ein Nebenschlusswiderstand nach Ablauf von 100 Stunden erhalten.

[Tabelle 18]
Für Proben mit einer Porosität von 0,03 ml/g oder mehr wurde ein Leckstrom von 800 mA nach Ablauf von 100 Stunden erhalten und dessen Niveau erhöhte sich allmählich unmittelbar nach Beginn des Tests. Es stellte sich heraus, dass ein Nebenschluss aufgetreten war, da 5 kΩcm² oder weniger Nebenschlusswiderstands festgestellt wurde. Es kann angenommen werden, dass ein Kurzschluss aufgrund von Migration auftrat, da Silber in dem leitfähigen Bindungsmaterial, das für die erste Beschichtungsschicht verwendet wurde, aufgrund des Anlegens einer Vorspannung in Vorwärtsrichtung bei Bedingungen von höherer Temperatur und höherer Feuchtigkeit ionisiert wurde, daher wurde gefunden, dass der Ionensperreffekt der zweiten Beschichtungsschicht verringert war.
Als Ergebnis dieser Ausführungsform wurde bestimmt, dass das photovoltaische Element der Erfindung einen bevorzugten Ionensperreffekt innerhalb eines Bereichs von 0,02 ml/g oder weniger Porosität des leitfähigen Bindungsmaterials sicherstellt.
(Ausführungsform 47)
In dieser Ausführungsform wurde untersucht, wie die Stromkollektorelektroden mit einer Beschichtungsschicht aus einem leitfähigen Bindungsmaterial, welches ein Kopplungsmittel enthält, sein sollten.
Wie in 2A gezeigt, wurden Stromkollektorelektroden 200 der Erfindung wie nachstehend beschrieben, gebildet. Als Metalldraht 201 wurde Kupferdraht mit einem Durchmesser von 100 μm, der auf seiner Oberfläche mit Silber überzogen war, verwendet. In dieser Ausführungsform wurde eine doppelschichtige Beschichtung aufgebracht, wie in 2A gezeigt.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Paste Nr. 8 zur Bildung des leitfähigen Bindungsmaterials beschrieben, welches eine Beschichtungsschicht 202 zur direkten Beschichtung des Metalldrahts 201 aufbaut.

(1) Als Lösungsmittel wurde Methylcarbitol in einen Schüttler zur Dispersion gegeben.
(2) Urethanharz (hergestellt von Nippon Polyurethane Co., Ltd.), das als Hauptmittel verwendet wurde und Butyralharz (hergestellt von Sekisui Chemical Co., Ltd.) zur Verbesserung der Dispersion wurden zu dem Lösungsmittel zugegeben und es wurde ausreichend mit einer Kugelmühle gerührt.
(3) Blockisocyanat (hergestellt von Takeda Chemical Industries, Ltd.), das als Härtungsmittel verwendet wurde und γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan (hergestellt von Toray Silicon, Ltd.), das als Silankopplungsmittel verwendet wurde, wurden zu dem Lösungsmittel zugegeben.
(4) Ruß (hergestellt von Colombian Carbon, Ltd.) mit einem mittleren Primärkorndurchmesser von 0,05 μm wurde zu dem Lösungsmittel als leitfähige Körner zugegeben. In dieser Zusammensetzung lag Harz mit 67 Gew.-% und die leitfähigen Körner mit 33 Gew.-% im Gewichtsverhältnis vor.
(5) Die Dispersion wurde in dem Schüttler, der die vorstehenden Materialien enthielt, 10 Stunden lang unter Verwendung eines Lackschüttlers, hergestellt von Toyo Seiki Seisakujyo, Ltd. durchgeführt.
(6) Die Glaskugeln zur Dispersion wurden aus der Paste Nr. 8 entfernt. Als Ergebnis der Messung des mittleren Korndurchmessers der Paste Nr. 8 mit einem Laserdiffraktionsverfahren wurden etwa 0,8 μm erhalten, was eine bevorzugte Dispersion beweist. Das gleiche Ergebnis wurde erhalten, wenn eine Kugelmühle anstelle eines Lackschüttlers verwendet wurde.
(7) Zur Überprüfung der Eigenschaften der Leitfähigkeit der Paste Nr. 8 wurde diese bei den Standardhärtungsbedingungen des Härtungsmittels von 160°C Temperatur und 30 Minuten Zeitdauer gehärtet und deren spezifischer Volumenwiderstand wurde gemessen. Als Ergebnis der Messung wurden 0,5 Ωcm spezifischer Volumenwiderstand erhalten und es wurde bestätigt, dass der spezifische Widerstand ausreichend gering war. Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Paste Nr. 9 zur Bildung von leitfähigem Bindungsmaterial beschrieben, das die Beschichtungsschicht 203 aufbaut, welche in Kontakt mit einem Substrat des photovoltaischen Elements steht.
(8) Als Lösungsmittel wurde Cyclohexanon in einen Schüttler gegeben.
(9) Es wurde Urethanharz (hergestellt von Nippon Polyurethane, Ltd.), das als Hauptmittel verwendet wurde und Phenoxyharz (hergestellt von Tomoe Kogyo, Ltd.) zur Entfernung des Klebrigkeitseffekts beim Rollen des beschichteten Drahts auf eine Spule zu dem Lösungsmittel zugegeben und es wurde ausreichend mit einer Kugelmühle gerührt. Dann wurde Blockisocyanat (hergestellt von Takeda Chemical Industries, Ltd.), das als Härtungsmittel verwendet wurde und γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan (hergestellt von Toray Silicon, Ltd.), das als Silankopplungsmittel verwendet wurde, zu dem Lösungsmittel zugegeben.
(10) Ruß (hergestellt von Colombian Carbon, Ltd.) mit einem mittleren Primärkorndurchmesser von 0,05 μm wurde zu dem Lösungsmittel als leitfähige Körner gegeben. In dieser Zusammensetzung lag ein Gewichtsverhältnis von 65 Gew.-% Harz und 35 Gew.-% leitfähige Körner vor.
(11) Die vorstehenden Materialien wurden auf die gleiche Weise wie für die Paste Nr. 8 dispergiert, um die Paste Nr. 9 herzustellen. Die Paste besaß einen mittleren Korndurchmesser von etwa 1,0 μm.
(12) Zur Überprüfung der Eigenschaften der Leitfähigkeit der Paste Nr. 9 wurde diese bei den Standardhärtungsbedingungen des Härtungsmittels von 160°C Temperatur und 30 Minuten Dauer gehärtet und deren spezifischer Volumenwiderstand wurde gemessen. Als Ergebnis der Messung wurden 0,4 Ωcm spezifischer Volumenwiderstand erhalten und es wurde bestätigt, dass der spezifische Widerstand ausreichend gering war.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Bildung der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8 und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 unter Verwendung des Drahtbeschichters 300 in 3 beschrieben.
Zuerst wurde eine Spule mit einem Metalldraht um deren Ausgabetrommel eingesetzt und der Metalldraht wurde in Richtung der Spule für das Aufwickeln ausgestreckt. Dann wurde die Paste Nr. 8 in den Beschichter injiziert.
Die Beschichtung wurde fünfmal bei Bedingungen von 40 m/min Beschichtungsgeschwindigkeit, 2 s Haltezeit und 350°C Temperatur in dem Trocknungsofen wiederholt. Düsen für die Emaillebeschichtung mit jeweils 110 μm bis 200 μm Durchmesser wurden sequenziell verwendet. Bei diesen Bedingungen wurde die Paste Nr. 8 ausreichend gehärtet, um bevorzugte Haftung und Lösungsmittelbeständigkeit zu haben. Die Dicke der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8 ist 5 μm im Mittel und die Abweichung der Dicke der Beschichtung lag innerhalb eines Bereichs von ±0,5 μm als Ergebnis der Beschichtung von 100 m Länge.
Anschließend wurde die Paste Nr. 9 aufgebracht. Die Beschichtung wurde fünfmal bei Bedingungen von 40 m/min Drahtaufrollgeschwindigkeit, 2 s Trocknungszeit und 120°C Temperatur in einem Trocknungsofen 306 wiederholt. Es wurden Düsen für die Emaillebeschichtung von jeweils 150 μm bis 200 μm Bohrungsdurchmesser verwendet. Obwohl die auf den Draht aufgebrachte Paste Nr. 9 in einem ungehärteten Zustand mit verdampftem Lösungsmittel existierte, wurden keine klebrigen Eigenschaften beobachtet. Die Dicke der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 ist im Mittel 20 μm und die Abweichung der Dicke der Beschichtung lag innerhalb eines Bereichs von ±1,0 μm als Ergebnis der Beschichtung von 100 m Länge.
Die auf die vorstehende Verfahrensweise hergestellten Elektroden wurden mit Hafttests für zwei Adhäsionsklassen untersucht, nämlich zwischen dem Metalldraht 201 und der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8 und die Haftung zwischen einem Substrat des photovoltaischen Elements und einem Substrat aus einem Metall-Endstück und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9.
Zuerst wurden zur Überprüfung der Haftung zwischen dem Metalldraht 201 und der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8, die Beschichtungsschicht 202 und die Beschichtungsschicht 203 auf den Metalldraht 201 als Elektroden 200 gesetzt, um die Probe 1 herzustellen, die in einem Trocknungsofen (nicht gezeigt) unter den Bedingungen von 160°C Temperatur und 30 Minuten Dauer gehärtet wurde. Als Ergebnis des schnellen Streckens der Elektrode 200 auf Basis eines Adhäsionstests von JIS3003 und Überprüfung der Adhäsion unter Beobachtung von gebrochenen Abschnitten wurde eine bevorzugte Adhäsion ohne jede abnormale Risse oder Ablösen bestätigt.
Dann wurde zur Überprüfung der Adhäsion zwischen dem Substrat des photovoltaischen Elements und dem Substrat des Metall-Endstücks und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9, die Probe 2 durch Kontaktbinden der Elektroden 200 und Erhitzen auf ein Substrat einer amorphen Solarbatterie mit einem ITO-Überzug als transparente leitfähige Beschichtung und einem Kupferendstücksubstrat mit Silber-Überzug auf seiner Oberfläche hergestellt. Als Ergebnis des senkrechten Streckens der Elektroden 200 in die jeweilige Substratrichtung auf Basis des Adhäsionstests von JIS3003 und Überprüfen der Adhäsion unter Messung der Spannung wurde eine bevorzugte Adhäsion mit 0,15 kgfN oder größerer Spannung bestätigt.
Zusätzlich wurde zur Überprüfung der Zuverlässigkeit der Elektroden 200 die Probe 1 und die Probe 2 in einem Umgebungstester 1000 Stunden stehengelassen, dessen Temperatur 85°C und dessen relative Feuchtigkeit 85% betrug (Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitstest). Als Ergebnis des gleichen Adhäsionstests nach dem Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitstest trat keinerlei Änderung in den Eigenschaften auf.
Die vorstehende Beschreibung beweist, dass die Elektroden gemäß der Erfindung gleichmäßige Linienbreite aufweisen und überlegene Hafteigenschaften sicherstellen. Zusätzlich widerstehen sie einer strikten Umgebung wie Hochtemperatur und Hochfeuchtigkeit für einen langen Zeitraum ohne Risse oder Ablösen und es wird bestätigt, dass sie auch höhere Zuverlässigkeit sicherstellen.
(Vergleich 5)
Dieses Beispiel unterscheidet sich von der Ausführungsform 47 dadurch, dass ein Kopplungsmittel beim Vermischen der Paste nicht eingemischt wird. Ansonsten wird auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 47 zur Bildung von Elektroden verfahren.
Als Ergebnis der Überprüfung von Adhäsion der erzeugten Elektroden auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 wurden teilweise einige Risse in Folge von Adhäsion zwischen dem Metalldraht 201 und der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8, beobachtet. Die Haftung zwischen dem Substrat des photovoltaischen Elements und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 und zwischen dem Substrat des Metall-Endstücks und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 war mit jeweils 0,09 kgfN und 0,03 kgfN relativ gering.
Ferner wurde ein Adhäsionstest nach einem Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitstest auf gleiche Weise wie für die Ausführungsform 47 durchgeführt und Risse und vielfaches Ablösen wurde als Folge der Adhäsion zwischen dem Metalldraht 201 und der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8 beobachtet. Zusätzlich war die Haftung zwischen dem Substrat des photovoltaischen Elements und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 und zwischen dem Substrat des Metall-Enstücks und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 auf jeweils 0,04 kgfN und fast 0 verringert.
(Ausführungsform 48)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 47 dadurch, dass ein Kopplungsmittel der Titanatserie, Isopropyltriisostearoyltitanat (hergestellt von Ajinomoto Co., Inc.) als Kopplungsmittel beim Vermischen der Paste Nr. 8 verwendet wird. Ansonsten wird auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 zur Bildung von Elektroden verfahren.
Als Ergebnis der Durchführung von Adhäsionstests auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 konnte eine bevorzugte Adhäsion erhalten werden ohne abnormale Risse oder Ablösen in Bezug auf die Adhäsion zwischen dem Metalldraht 201 und der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8. Zusätzlich wurde bei der Adhäsion zwischen dem Substrat des photovoltaischen Elements und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 und zwischen dem Substrat des Metall-Endstücks und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 eine bevorzugte Haftung bestätigt; jeweils 0,15 kgfN und 0,14 kgfN.
Zusätzlich wurden Adhäsionstests nach einem Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitstest auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 durchgeführt und es trat keinerlei Änderung in den Eigenschaften auf.
(Ausführungsform 49)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 47 dadurch, dass ein Kopplungsmittel der Aluminiumserie, Acetalkoxyaluminiumdiisopropylat (hergestellt von Ajinomoto Co., Inc.) als Kopplungsmittel beim Vermischen der Paste Nr. 8 verwendet wird. Ansonsten wurde auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 zur Bildung von Elektroden verfahren.
Als Ergebnis der Durchführung von Adhäsionstests auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 konnte eine bevorzugte Adhäsion ohne jede abnormale Risse oder Ablösen in Bezug auf die Adhäsion zwischen dem Metalldraht 201 und der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8 erhalten werden.
Zusätzlich wurde bei der Adhäsion zwischen dem Substrat des photovoltaischen Elements und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 und zwischen dem Substrat des Metall-Endstücks und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 eine bevorzugte Haftung bestätigt; jeweils 0,15 kgfN und 0,14 kgfN.
Zusätzlich wurden Adhäsionstests nach einem Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitstest auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 durchgeführt und es traten keinerlei Änderungen in den Eigenschaften auf.
(Ausführungsform 50)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 47 dadurch, dass Epoxyharz (hergestellt von Yuka Shell Epoxy, Ltd.) als Hauptmittel des Polymerharzes beim Vermischen der Paste Nr. 8 und ein Silanmittel, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (hergestellt von Toray Silicon, Ltd.) als Kopplungsmittel verwendet wird. Ansonsten wird auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 zur Bildung von Elektroden verfahren.
Als Ergebnis der Durchführung von Adhäsionstests auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 konnte eine bevorzugte Adhäsion ohne jede abnormale Risse oder Ablösen in Bezug auf die Adhäsion zwischen dem Metalldraht 201 und der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8 erhalten werden. Zusätzlich wurde für die Adhäsion zwischen dem Substrat des photovoltaischen Elements und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 und zwischen dem Substrat des Metall-Endstücks und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 eine bevorzugte Adhäsion bestätigt; jeweils 0,15 kgfN.
Zusätzlich wurden Adhäsionstests nach einem Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitstests auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 durchgeführt und es traten keinerlei Änderungen in den Eigenschaften auf.
(Ausführungsform 51)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 47 dadurch, dass Phenolharz (hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) als Hauptmittel des Polymerharzes beim Vermischen der Paste Nr. 8 und ein Silanmittel, γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan (hergestellt von Toray Silicon, Ltd.) als Kopplungsmittel verwendet wurde. Ansonsten wurde auf gleiche Weise wie in Ausführungsform 47 zur Bildung von Elektroden verfahren.
Als Ergebnis der Durchführung von Adhäsionstests auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 konnte eine bevorzugte Adhäsion ohne jede abnormale Risse oder Ablösen in Bezug auf die Adhäsion zwischen dem Metalldraht 201 und der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8 erhalten werden. Zusätzlich wurde für die Adhäsion zwischen dem Substrat des photovoltaischen Elements und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 und zwischen dem Substrat des Metall-Endstücks und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 eine bevorzugte Adhäsion bestätigt; jeweils 0,15 kgfN.
Zusätzlich wurden Adhäsionstests nach einem Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitstest auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 durchgeführt und es traten keinerlei Änderungen in den Eigenschaften auf.
(Ausführungsform 52)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 47 dadurch, dass Polyimid (hergestellt von Nippon Polyimide, Ltd.) als Hauptmittel des Polymerharzes beim Vermischen der Paste Nr. 8 und ein Silanmittel, γ-Anilinopropyltrimethoxysilan (hergestellt von Toray Silicon, Ltd.) als Kopplungsmittel verwendet wurde. Ansonsten wurde auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 zur Bildung von Elektroden verfahren.
Als Ergebnis der Durchführung von Adhäsionstests auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 47 konnte eine bevorzugte Adhäsion ohne jegliche abnormale Risse oder Ablösen in Bezug auf die Adhäsion zwischen dem Metalldraht 201 und der Beschichtungsschicht 202, hergestellt aus der Paste Nr. 8 erhalten werden. Zusätzlich wurde für die Adhäsion zwischen dem Substrat des photovoltaischen Elements und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 und zwischen dem Substrat des Metall-Endstücks und der Beschichtungsschicht 203, hergestellt aus der Paste Nr. 9 eine bevorzugte Adhäsion bestätigt; jeweils 0,15 kgfN.
Zusätzlich wurden Adhäsionstests nach einem Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitstest auf gleiche Weise wie für die Ausführungsform 47 durchgeführt und es traten keinerlei Änderungen in den Eigenschaften auf.
(Ausführungsform 53)
In dieser Ausführungsform wurde eine amorphe Solarbatterie 400 mit einer Einfachstruktur vom pin-Übergangstyp mit Gittern, deren Gitterlänge 30 cm betrug, in einer Schichtstruktur hergestellt, wie in 4A gezeigt wird.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung gemäß der Herstellungsprozedur beschrieben.

(1) Nach ausreichender Entfettung und Reinigung eines Substrats 401, hergestellt aus SUS430BA wurde dieses in eine (nicht gezeigte) DC-Sputtervorrichtung gegeben und Ag wurde bis zu 400 nm abgeschieden und eine untere Elektrode 402 wurde durch Abscheiden von ZnO bis zu 400 nm gebildet.
(2) Nach Herausnahme des Substrats wurde es in einen RF-Plasma-CVD-Filmgenerator (nicht gezeigt) gegeben, dann wurde die Abscheidung einer amorphen Silizium-Halbleiterschicht in der Reihenfolge von n-Schicht 403, i-Schicht 404 und p-Schicht 405 durchgeführt.
(3) Es wurde in eine Metallisierungsvorrichtung eines Widerstandsheizsystems (nicht gezeigt) gegeben und ein ITO-Film wurde als transparenter leitfähiger Film 406 erzeugt, der auch eine Funktion des Antireflexionseffekts (Filmerzeugungstemperatur: 450°C, Filmdicke: 70 nm) aufwies.
(4) Unter Verwendung der gleichen Paste Nr. 8 und Nr. 9 wie für die Ausführungsform 47 wurden Elektroden 200 mit einer Beschichtungsschicht, hergestellt aus dem leitfähigen Bindungsmaterial hergestellt.
(5) Die Elektroden 200 wurden auf dem Substrat 401 angeordnet, welches ein Endstück 501 mit Kupferfolie aufwies, und mit Silber auf seiner Oberfläche überzogen war, unter Verwendung einer Drahtmaschine (nicht gezeigt). So wurde ein Haftbereich mit 5 mm Breite außerhalb einer effektiven Fläche der Solarbatterie bereitgestellt, dann wurde er temporär mit Haftmittel an beiden Enden fixiert.
(6) Unter Verwendung einer Heißkontakt-Bindungsvorrichtung (nicht gezeigt) wurden sie auf dem Substrat durch die Paste Nr. 9 fixiert, welche auf dem Draht unter Bildung einer Gitterelektrode 307 aufgebracht wurde.
(7) Wie in 13 gezeigt wurde ein Anodendrain-Abschnitt 1302 und ein Kathodendrain-Abschnitt 1303 unter Löten verbunden, um eine Einfachzelle mit 30 cm Quadratlänge zu erzeugen.
(8) Die Verkapselung wurde für eine amorphe Solarbatterie durchgeführt, in der die vorstehenden Elektroden gebildet wurden, wie es nachstehend beschrieben wird. Die amorphe Solarbatterie 1300 wurde mit EVA auf ihren beiden Seiten überzogen, dann ferner mit Fluorkunststofffilm ETFE (Ethylentetrafluorethylen) (Du Pont, Produktname „Tefzel") und sie wurde in einen Vakuumlaminator für die Vakuumlaminierung unter Erhöhen der Temperatur und Beibehalten von 150°C für 45 Minuten gegeben.

Die Erzeugung der Proben dieser Ausführungsform wurde mit dem Verfahren gemäß den vorstehenden (1) bis (8) fertig gestellt.
Die anfänglichen Eigenschaften der erzeugten Proben wurden wie nachstehend beschrieben gemessen. Unter Verwendung einer simulierten Sonnenlichtquelle (nachstehend „Simulator") mit 100 mW/cm² Lichtmenge im AM1.5 globalen Sonnenlichtspektrum wurden die Eigenschaften der Solarbatterie durch Messung untersucht. Die Eigenschaften der gemessenen Umwandlungseffizienz von 6,7%, Nebenschlusswiderstand (Dunkelzustand) 50 kΩcm² und einem seriellen Widerstand von 9,5 Ωcm² waren bevorzugt.
Ein Zuverlässigkeitstest für diese Proben wurde auf Basis des Zyklustests A-2 mit Temperatur und relativer Feuchtigkeit, wie er in einem Umwelttestverfahren definiert ist, und eines Langzeittestverfahrens für Solarbatteriemodule mit Kristallsystemen des japanischen Industriestandards C8917 durchgeführt. Zuerst wurde ein Zyklustest 20 mal wiederholt, indem die Proben in ein Bad mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit gegeben wurden, dessen Innenfeuchtigkeit steuerbar war und in dem die Temperatur von –40°C bis +85°C (relative Feuchtigkeit: 85%) geändert wurde. Danach wurden die Eigenschaften der Solarbatterie untersucht, jeweils nach Vervollständigung von 10-maliger Wiederholung des Tests unter Verwendung des Simulators auf gleiche Weise wie bei der Messung der anfänglichen Eigenschaften und eine Abnahme von 3,2% wurde im Vergleich mit der anfänglichen Umwandlungseffizienz beobachtet und eine Abnahme von 10% für den Nebenschlusswiderstand (Dunkelzustand) nach Vervollständigung von 20-maliger Wiederholung des Tests wurde beobachtet. Daher wurde keine beträchtliche Verschlechterung in beiden Eigenschaften gefunden. Zusätzlich wurde der serielle Widerstand gemessen und ein Anstieg von lediglich etwa 2,4% wurde bei den Proben dieser Ausführungsform beobachtet, wie in 14 gezeigt ist und ein Phänomen wie Ablösen in dem Elektrodenabschnitt wurde nicht gefunden.
Als Ergebnis dieser Ausführungsform wurde klar, dass die Solarbatterie gemäß der Erfindung bevorzugte Eigenschaften aufweist und eine höhere Zuverlässigkeit sicherstellt.
(Vergleich 6)
In diesem Beispiel wurden die Elektroden auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 1 gebildet, außer dass ein Kopplungsmittel beim Zusammenmischen der Paste nicht eingemischt wurde. Dann wurde unter Verwendung der Elektroden eine amorphe Solarbatterie auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 53 hergestellt. Zusätzlich wurden Proben durch Verkapselung der amorphen Solarbatterie auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 53 hergestellt.
Als Ergebnis der Messung der anfänglichen Eigenschaften der Proben auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 53 war die anfängliche Umwandlungseffizienz 5,8% und der serielle Widerstand 15,5 Ωcm² und daher war der serielle Widerstand im Vergleich zu Ausführungsform 53 höher.
Anschließend wurde ein Zuverlässigkeitstest für diese Proben auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 53 durchgeführt. Als Ergebnis der Messung der Umwandlungseffizienz der Proben nach vollständigem Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest wurde eine Abnahme von 17% im Vergleich mit dem anfänglichen Wert nach 20-maliger Wiederholung des Tests beobachtet, was eine beträchtliche Verschlechterung zeigte.
Bei Messung des seriellen Widerstands dieser Proben wurde eine Änderung beim Stehen lassen beobachtet, wie in 14 gezeigt und er erhöhte sich bis zu etwa dem doppelten des anfänglichen Zustands nach 20-maliger Wiederholung des Tests. Dementsprechend wurde gefunden, dass die Haftung zwischen den Elektroden abgenommen hatte.
(Ausführungsform 54)
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 53 dadurch, dass eine Solarbatterie eine Struktur aufwies, wie in 4C gezeigt, als eine amorphe Solarbatterie 400 vom Dreifachtyp und dass ein Mikrowellen-CVD-Verfahren zur Erzeugung einer Halbleiterschicht verwendet wird.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Erzeugung gemäß der Erzeugungsprozedur beschrieben.

(1) Eine untere Elektrode 402, die Ag und ZnO aufweist, wird auf einem SUS-Substrat 401 gebildet.
(2) Es wurde in einen Mikrowellen-Plasma CVD-Filmgenerator (nicht gezeigt) gegeben und eine untere Schicht wurde in der Reihenfolge von n-Schicht 403, i-Schicht 404 und p-Schicht 405 gebildet. Dann wurde auf gleiche Weise eine Halbleiterschicht erzeugt, indem eine Mittelschicht in der Reihenfolge von n-Schicht 413, i-Schicht 414, und p-Schicht 415 und eine obere Schicht in der Reihenfolge von n-Schicht 423, i-Schicht 424 und p-Schicht 425 sequenziell gebildet wurden.
(3) Ein ITO-Film wurde als transparenter leitfähiger Film 406 auf gleiche Weise wie für Ausführungsform 53 erzeugt, der auch eine Funktion von Antireflexionseffekt aufwies (Filmerzeugungstemperatur: 450°C, Filmdicke: 70 nm).
(4) Unter Verwendung der gleichen Paste Nr. 8 und Nr. 9 wie für Ausführungsform 47 wurden Elektroden 200 mit einer Beschichtungsschicht, hergestellt aus dem leitfähigen Bindungsmaterial erzeugt.
(5) Die Elektroden 200 wurden auf dem Substrat 401 angeordnet, das ein Endstück 501 mit Kupferfolie aufwies, welche auf seiner Oberfläche mit Silber überzogen war, unter Verwendung einer Drahtvorrichtung (nicht gezeigt). So wurde ein Haftbereich bereitgestellt, der 5 mm Breite aufwies außerhalb einer effektiven Fläche der Solarbatterie und dann wurde dieser temporär mit Haftmittel an beiden Enden fixiert.
(6) Unter Verwendung einer Heißkontaktbindungsvorrichtung (nicht gezeigt) wurden sie auf dem Substrat durch die Paste Nr. 9 fixiert, welche auf dem Draht unter Bildung einer Gitterelektrode 307 aufgebracht wurde.
(7) Wie in 13 gezeigt wurden ein Anodendrain-Abschnitt 1302 und ein Kathodendrain-Abschnitt 1303 unter Löten verbunden, um eine Einfachzelle mit 30 cm Quadratlänge zu erzeugen.
(8) Die Verkapselung wurde für eine amorphe Solarbatterie ausgeführt, in der die vorstehenden Elektroden auf gleiche Weise wie in der Ausführungsform 53 gebildet wurden.

Die Erzeugung der Proben dieser Ausführungsform wurde gemäß dem Verfahren nach den vorstehenden (1) bis (8) vervollständigt.
Die anfänglichen Eigenschaften für die erzeugten Proben wurden auf gleiche Weise wie für die Ausführungsform 53 gemessen. Die Eigenschaften der gemessenen anfänglichen Umwandlungseffizienz von 8,3%, Nebenschlusswiderstand (Dunkelzustand) von 42 kΩcm² und serieller Widerstand von 33,0 Ωcm² waren bevorzugt.
Zusätzlich wurde ein Zuverlässigkeitstest für diese Proben auf gleiche Weise wie für die Ausführungsform 53 durchgeführt. Als Ergebnis wurde ein Anstieg von 2,7% bezüglich des seriellen Widerstands im Vergleich mit dem anfänglichen Wert nach 20-maliger Wiederholung des Tests und eine Abnahme von lediglich 1,8% bezüglich der Umwandlungseffizienz im Vergleich mit dem anfänglichen Wert festgestellt und daher wurde keine beträchtliche Verschlechterung in beiden Werten gefunden.
Als Ergebnis dieser Ausführungsform wurde klar, dass die Solarbatterie gemäß der Erfindung bevorzugte Eigenschaften aufwies und höhere Zuverlässigkeit sicherstellt.
(Ausführungsform 55)
In dieser Ausführungsform wurden zur Überprüfung der Langzeit-Konservierungsstabilität der Elektroden, die Elektroden der Ausführungsform 47 in einer spulenartigen Anordnung aufgerollt und sie wurden in einer Umgebung von Raumtemperatur 100 Tage lang gehalten. Danach wurde die Haftung der Elektroden 200 auf gleiche Weise wie für die Ausführungsform 47 überprüft und bevorzugte Hafteigenschaften wurden bestätigt wie in Ausführungsform 47.
[Vorteile der Erfindung]
Wie detailliert vorstehend beschrieben, werden gemäß der Erfindung zuverlässige Stromkollektorelektroden mit herausragender Haftung und Langzeit-Konservierungseigenschaften erhalten.
Zusätzlich werden unter Verwendung der Stromkollektorelektroden photovoltaische Elemente mit höheren anfänglichen Eigenschaften und überlegener Langzeit-Zuverlässigkeit erhalten.
Da die Produktionsausbeute verbessert ist, wird ferner ein Verfahren zur Erzeugung von photovoltaischen Elementen mit bevorzugten Zuverlässigkeitseigenschaften erhalten.

Claims

Beschichteter Draht für eine Kollektorelektrode, der umfasst einen Metalldraht, der mit einer Beschichtungsschicht aus einem leitfähigem Haftmittel umfassend leitfähige Teilchen und ein Polymerharz beschichtet ist, wobei der Metalldraht (201) an einem photovoltaischen Element über die Beschichtungsschicht (202) unter Bildung der Kollektorelektrode (200) anhaftet, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer in dem Harz ein zahlenmäßiges mittleres Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 50,000 aufweist.
Beschichteter Draht gemäß Anspruch 1, wobei das leitfähige Haftmittel ferner einen Haftverbesserer umfasst.
Beschichteter Draht gemäß Anspruch 2, wobei der Haftverbesserer wenigstens einer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silan derivatisierten Haftverbesserern, Titanat derivatisierten Haftverbesserern und Aluminium derivatisierten Haftverbesserern ist.
Beschichteter Draht gemäß einem der Ansprüchen 1 bis 3, wobei das leitfähige Haftmittel eine Porosität von 0,04 ml/g oder weniger bezüglich eines Hohlraums mit einem Radius von 1 μm oder weniger aufweist.
Beschichteter Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Polymerharz eine Gelfraktion von 20 bis 100% aufweist.
Beschichteter Draht nach Anspruch 1 oder 5, wobei die Beschichtungsschicht wenigstens zwei Schichten umfasst, wobei wenigstens das leitfähige Haftmittel die innere Schicht ausmacht, und die äußerste Schicht das Polymerharz umfasst.
Beschichteter Draht nach Anspruch 6, wobei die Beschichtungsschicht wenigstens zwei oder mehr Schichten umfasst und das leitfähige Haftmittel wenigstens die äußerste Beschichtungsschicht bildet, welche ein nicht gehärtetes wärmehärtendes Polymerharz umfasst.
Beschichteter Draht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das leitfähige Haftmittel wenigstens zwei Schichten umfasst und das leitfähige Haftmittel eine Schicht ausmacht, die am nächsten an einer Elektrode liegt, wobei der Erweichungspunkt des leitfähigen Haftmittels höher als die höchste Temperatur innerhalb des Erwärmungsprofils des photovoltaischen Elements ist.
Beschichteter Draht nach Anspruch 8, wobei das leitfähige Haftmittel einen spezifischen Widerstand von 0,1 bis 100 Ωcm aufweist.
Beschichteter Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Polymerharz wenigstens eines ist, ausgebildet aus der Gruppe bestehend aus Urethan, Phenoxy, Epoxy, Butyral, Phenol, Polyamid, Polyamid und Polyamidimid.
Beschichteter Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das leitfähige Haftmittel als Härtungsmittel ein Blockisocyanat enthält.
Beschichteter Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das leitfähige Haftmittel einen Glasübergangspunkt von nicht weniger als 100°C aufweist.
Beschichteter Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die leitfähigen Teilchen Primärteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,02 μm bis 15 μm umfassen.
Beschichteter Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die leitfähigen Teilchen wenigstens solche sind, auswählt aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Ruß, In₂O₃, TiO₂, SnO₂, ITO, ZnO und solchen Materialien, die mit einem dreiwertigen Metallelement dotiert sind.
Photovoltaisches Element umfassend: eine Halbleiterschicht mit wenigstens einem pin-Übergang oder pn-Übergang und einer auf einer Lichteinfallseite der Halbleiterschicht vorgesehenen Kollektorelektrode, wobei die Kollektorelektrode aus einem beschichteten Draht für eine Kollektorelektrode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 gebildet ist.
Photovoltaisches Element nach Anspruch 15, das ferner umfasst eine transparente Elektrode auf der Lichteinfallsseite der Halbleiterschicht und der beschichtete Draht für die Kollektorelektrode als Kollektorelektrode auf der transparenten Elektrode vorgesehen ist.
Photovoltaisches Element nach Anspruch 15, wobei der beschichtete Draht für die Kollektorelektrode als Kollektorelektrode derart vorgesehen ist, dass das leitfähige Haftmittel des beschichteten Drahtes für die Kollektorelektrode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 eine auf der Halbleiterschicht des photovoltaischen Elements angeordnete transparente Elektrode kontaktiert.
Photovoltaisches Element nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Halbleiterschicht wenigstens ein Material umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einkristallinem Silizium, polykristallinem Silizium, polykristallinem Silizium-Dünnfilm, amorphem Silizium, amorphen Silizium-Germanium und amorphem Silizium-Kohlenstoff.
Photovoltaisches Element nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Halbleiterschicht eine Dreifachzelle ist, bestehend aus drei Schichten von Zellen, die jeweils einen pin-Übergang oder pn-Übergang umfassen.
Verfahren zur Herstellung eines photovoltaischen Elements, das mit einer Kollektorelektrode auf einer Lichteinfallsseite versehen ist, wobei ein beschichteter Draht für eine Kollektorelektrode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 an einer Lichteinfallsoberfläche des photovoltaischen Elements durch Erhitzen, Druck oder sowohl Erhitzen als auch Druck gebunden ist.
Verfahren zur Herstellung eines photovoltaischen Elements gemäß Anspruch 20, wobei eine Temperatur des Erhitzens, die auf den beschichteten Draht für die Kollektorelekrode ausgeübt wird, nicht geringer als eine Dissoziationstemperatur eines Blockisocyanats ist, welches in dem leitfähigem Haftmittel des beschichteten Drahts enthalten ist.
Verfahren zur Herstellung eines photovoltaischen Elements gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei der beschichtete Draht ein nicht gehärtetes, wärmehärtendes Polymerharz umfasst und derart erhitzt wird, dass eine Gelfraktion des wärmehärtenden Polymerharzes zur Bildung der Beschichtungsschicht 20 bis 100 ausmacht.