DE69634289T2

DE69634289T2 - Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE69634289T2
Application number: DE69634289T
Authority: DE
Inventors: Kataoka Ohta-ku Ichiro; Mori Ohta-ku Takahiro; Yamada Ohta-ku Satoru; Shiotsuka Ohta-ku Hidenori; Komori Ohta-ku Ayako
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2016-07-20
Also published as: JP2915327B2; CN1146077A; US6320115B1; DE69634289D1; EP0755080A2; EP0755080A3; JPH0936405A; CN1082726C; KR970008519A; EP0755080B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung einer verbesserten, hoch zuverlässigen Halbleitervorrichtung. Im Einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren für die Herstellung einer verbesserten, hoch zuverlässigen Halbleitervorrichtung mit einem fotoelektrischen Umwandlungselement, das darin versiegelt ist, insbesondere auf ein verbessertes, hoch zuverlässiges Solarzellenmodul mit einem versiegelnden Harz.
In den letzten Jahren ist das gesellschaftliche Bewusstsein für die Probleme, die mit Umwelt und Energie zusammenhängen, überall in der Welt weiter vorangeschritten. Insbesondere ist vorausgesagt worden, dass die Erderwärmung aufgrund des so genannten Treibhauseffektes wegen einer Zunahme des atmosphärischen CO₂ ernsthafte Probleme verursachen wird. Angesichts dessen besteht ein vergrößerter Bedarf für eine Einrichtung zur Energieerzeugung, die saubere Energie bereitstellen kann, ohne CO₂ auszustoßen.
Nun hat sich die öffentliche Aufmerksamkeit auf Solarzellen gerichtet, um einen derartigen Bedarf zu erfüllen, da diese elektrische Leistungen liefern können, ohne derartige vorstehend erwähnte Probleme zu verursachen und es erwartet wird, dass diese eine weitere Energieerzeugungsquelle sind, und dass sie sicher sind und leicht handhabbar sind.
Um eine derartige Solarzelle als eine Energieerzeugungsquelle zu verwenden, wird diese gewöhnlich in einem Modul mit einem gewünschten Aufbau entworfen, welcher als die Energieerzeugungsquelle verwendet werden kann.
In 1 wird ein Beispiel für ein derartiges Solarzellenmodul gezeigt.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht des Solarzellenmoduls. In 1 gibt Bezugszeichen 101 ein fotovoltaisches Element (oder ein fotoelektrisches Umwandlungselement) an, Bezugszeichen 102 ein Versiegelungsharz (d. h. ein Füllstoffharz), Bezugszeichen 103 ein transparentes Oberflächenschutzelement und Bezugszeichen 104 ein rückwärtiges Flächenschutzelement.
Als das Oberflächenschutzelement 103 ist am häufigsten ein Glaselement verwendet worden.
Nun hat sich in den letzten Jahren die öffentliche Aufmerksamkeit auf Solarzellenmodule gerichtet, die eine so genannte Dünnfilm-Solarzelle aufweisen, die durch eine amorphe Siliziumsolarzelle dargestellt wird, in welcher kein Glaselement verwendet wird, da diese verschiedene Vorteile besitzen, wie etwa, dass sie leicht sind und einen herausragenden Stoßwiderstand und Flexibilität besitzen und, dass sie bei niedrigen Herstellungskosten hergestellt werden können.
In diesen Solarzellenmodulen umfasst das Oberflächenschutzelement 103, das die Lichteinfallsseite des fotovoltaischen Elementes 101 bedeckt, gewöhnlich einen transparenten Film, der eine herausragende Wetterfestigkeit besitzt, wie etwa einen Fluorharzfilm. Das rückwärtige Flächenschutzelement 104, das die Rückseite des fotovoltaischen Elementes 101 bedeckt, umfasst gewöhnlich einen Harzfilm mit einer herausragenden isolierenden Eigenschaft, wie etwa Nylonfilm, Polyesterfilm oder dergleichen. Wenn das rückwärtige Flächenschutzelement 104 Feuchtigkeitswiderstand und Wetterfestigkeit zusätzlich zu der Isolierungseigenschaft besitzen muss, umfasst dieses gewöhnlich eine Aluminiumfolie, die zwischen TEDLAR (Handelsname) eingefügt ist.
Das versiegelnde Harz 102 dient als ein Klebemittel zwischen den fotovoltaischen Elementen 101 und dem Oberflächenschutzelement 103 und zudem als ein Klebemittel zwischen dem fotovoltaischen Element und dem rückwärtigen Flächenschutzelement 104. Darüber hinaus dient das versiegelnde Harz 102 auch als ein Füllstoff zum Füllen der Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des fotovoltaischen Elementes 101 und zum Verhindern, dass das fotovoltaische Element extern beschädigt wird und externe Stöße erleidet. Das versiegelnde Harz 102 ist gewöhnlich aus einem transparenten thermoplastischen Harz zusammengesetzt, wie etwa Polyvinylbutyralharz (PVB) oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA). Von diesen thermoplastischen Harzen ist EVA weithin verwendet worden, da dessen Verwendung als das versiegelnde Harz 102 den Vorteil besitzt, dass dieses kostengünstig und leicht handhabbar ist, dass sein Wärmewiderstand mittels Vernetzen verbessert werden kann, und es gegenüber der Verwendung im Freien über eine lange Zeitdauer hoch haltbar ist.
EP-A-0 658 943 ist auf ein Solarzellenmodul gerichtet, das einen gestapelten Körper umfasst, der durch einen einzelnen Erhitzungsschritt unter verringertem Druck, z. B. 700 mmHg (d. h. 700 Torr, 933 hPa) in 30 Minuten erhältlich ist.
In WO 94 29106 A wird ein Herstellungsverfahren zum Herstellen von fotovoltaischen Modulen offenbart, wobei diese Module durch die gleichzeitige Anlegung von Wärme und Vakuum (Thermokompression) hergestellt werden, aber keine besonders Vakuumierzeit und Vakuumgrad offenbart ist.
EP-A-0 528 566 ist auf eine Vakuum-Laminiervorrichtung mit Beförderungseinrichtung zur Anlegung von Lötstoffmasken auf die irregulären Oberflächen, z. B. gedruckte Halbleiterboards, gerichtet. In dem betreffenden Verfahren, das einen einzigen Thermokompressionsschritt verwendet, wird keine besonders Vakuumierzeit und Vakuumgrad offenbart.
Die Herstellung einer Halbleitervorrichtung (d. h. eines Solarzellenmoduls) mit dem in 1 gezeigten, vorstehend beschriebenen Aufbau, der EVA als das Versiegelungsharz 102 verwendet, kann wie folgt durchgeführt werden: Bereitstellen eines gestapelten Körpers, der EVA als das versiegelnde Harz 102 und ein fotovoltaisches Element 102, welche zwischen einem Oberflächenschutzelement 103 und einem rückwärtigen Flächenschutzelement 104 eingefügt sind, umfasst und Unterziehen des gestapelten Körpers einer Thermokompressionsbehandlung unter Verwendung einer Laminiervorrichtung aus einem doppelten Vakuumkammersystem (nachstehend als Laminiervorrichtung mit Doppelvakuumkammer bezeichnet).
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für eine derartige Laminiervorrichtung mit Doppelvakuumkammer veranschaulicht. In 2 bezeichnet Bezugszeichen 201 eine untere Kammer, Bezugszeichen 202 eine obere Kammer, und Bezugszeichen 203 ein flexibles Element, das ein Silikonkautschukblatt umfasst, welches hermetisch zwischen der unteren Kammer 201 und der oberen Kammer 202 bereitgestellt wird, um so das eine von dem anderen zu isolieren. Die untere Kammer 201 enthält einen Montiertisch 204 aus einem Metall, der darin eingebaut ist. Der Montiertisch 204 ist mit einer elektrischen Heizvorrichtung 205 ausgestattet, die darin eingebaut ist. Die untere Kammer 201 ist mit einem Abgasrohr 206 ausgestattet, welches mit einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) verbunden ist. Die obere Kammer 202 ist mit einem Abgasrohr 207 ausgestattet, welches mit einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) ausgestattet ist. Bezugszeichen 208 zeigt einen O-Ring an, der zwischen der unteren Kammer 201 und der oberen Kammer 202 angeordnet ist. Bezugszeichen 209 zeigt einen Gegenstand an, der behandelt wird, welcher auf dem Montiertisch 204 positioniert ist. Der Montiertisch 204 ist auch mit einem kühlenden System (nicht gezeigt) ausgestattet, durch welches ein Kühlmedium, wie etwa kühlendes Wasser, zirkuliert wird, um den Gegenstand 209 abzukühlen.
Es wird nun eine Behandlungsweise des vorstehend beschriebenen gestapelten Körpers unter Verwendung der in 2 gezeigten Laminiervorrichtung beschrieben, um ein Solarzellenmodul herzustellen, während ein EVA vom vernetzenden Typ als das versiegelnde Harz 102 verwendet wird.
Zunächst wird der gestapelte Körper als der Gegenstand 209, der behandelt wird, auf den Montiertisch 204 der unteren Kammer 201 positioniert. Danach wird die Innenseite von jeweils der unteren Kammer 201 und der oberen Kammer 202 auf einen vorbestimmten Vakuumgrad durch die Abgasrohre 206 und 207 entlüftet, indem die Vakuumpumpe (nicht gezeigt) in Betrieb gesetzt wird. Anschließend wird der gestapelte Körper 209 auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt, bei welcher das EVA als das versiegelnde Harz 102 geschmolzen werden kann, ohne vernetzt zu werden, mittels einer elektrischen Heizvorrichtung 204. Dann, während das Evakuieren der unteren Kammer 201 fortgesetzt wird, wird nur der Druck der Innenseite der oberen Kammer 202 auf einen atmosphärischen Druck zurückgeführt, wobei das flexible Element 203 (das Silikonkautschukblatt) zu der Seite der unteren Kammer 201 durchgebogen wird, um den gestapelten Körper zu komprimieren. Danach wird der gestapelte Körper 209 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt und beibehalten, bei welcher das EVA als das versiegelnde Harz 102 vernetzt werden kann, um das EVA mittels der elektrischen Heizvorrichtung 204 zu vernetzen. Der gestapelte Körper 209, der so behandelt wird, wird auf eine vorbestimmte Temperatur mittels des Kühlsystems (nicht gezeigt) abgekühlt, und wird aus der Laminiervorrichtung entnommen. Hierdurch kann ein Solarzellenmodul erhalten werden.
Eine Halbleitervorrichtung (d. h. ein Solarzellenmodul) mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau, der in 1 gezeigt wird, die ein EVA vom vernetzenden Typ als das versiegelnde Harz 102 verwendet, kann auch unter Verwendung einer Laminiervorrichtung mit einem Einzelkammersystem (nachstehend als Laminiervorrichtung mit Einzelkammer bezeichnet) verwendet werden.
3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für eine derartige Laminiervorrichtung mit Einzelkammer veranschaulicht. Die in 3 gezeigte Laminiervorrichtung umfasst einen Montiertisch 301 aus einem Metall, welches mit einem Abgassystem 304 ausgestattet ist, welches mit einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Montiertisch 301 ist mit einer elektrischen Heizvorrichtung 303 ausgestattet, die darin eingebaut ist. Bezugszeichen 302 zeigt ein flexibles Element an, das ein Silikonkautschukblatt umfasst, welches oberhalb des Montiertisches 301 angeordnet ist, so dass ein Raum zwischen der Oberfläche des Montiertisches 301 und dem flexiblen Element 302 etabliert wird, wie in 3 gezeigt. Bezugszeichen 305 zeigt einen O-Ring an, welcher zwischen dem Montiertisch 301 und dem flexiblen Element 302 hermetisch versiegelt. Bezugszeichen 306 zeigt einen Gegenstand an, der behandelt wird, welcher auf der Oberfläche des Montiertisches 301 und innerhalb des Raums positioniert ist. Das Abgassystem 304 besitzt eine Mehrzahl von Öffnungen, die in den vorstehend beschriebenen Raum offen sind. Die in 3 gezeigte Laminiervorrichtung ist auch mit einem Kühlsystem, wie etwa einem Ventilator (nicht gezeigt) ausgestattet, welcher ein Kühlmedium, wie etwa Luft, zuführen kann, um den Gegenstand 306 abzukühlen.
Nun wird eine Produktionsweise für ein Solarzellenmodul unter Verwendung der in 3 gezeigten Laminiervorrichtung beschrieben.
Zunächst wird ein gestapelter Körper für ein Solarzellenmodul bereitgestellt, das EVA vom vernetzenden Typ als das versiegelnde Harz 102 und ein fotovoltaisches Element 102 umfasst, welche zwischen einem Oberflächenschutzelement 103 und einem rückwärtigen Flächenschutzelement 104 eingefügt sind.
Der gestapelte Körper als der Gegenstand 306, der behandelt wird, ist auf der Oberfläche des Montiertisches 301 positioniert, und ein Silikonkautschukblatt als das flexible Element 302 ist über dem gestapelten Körper 306 auf dem Montiertisch 301 überlagert, während zwischen dem Montiertisch 301 und dem flexiblen Element 302 mittels des O-Ringes 305, wie in 3 gezeigt, versiegelt wird. Dann wird die Innenseite des Raums, der den gestapelten Körper 306 enthält, zwischen dem flexiblen Element 302 und dem Montiertisch 301 auf einen vorbestimmten Vakuumgrad durch die Öffnungen des Abgassystems 304 entlüftet, indem die Vakuumpumpe (nicht gezeigt) in Betrieb gesetzt wird, um das flexible Element 302 zur Seite des Montiertisches 301 anzusaugen, wodurch der gestapelte Körper 306 komprimiert wird. Dann wird der gestapelte Körper 306 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt und beibehalten, bei welcher das EVA des gestapelten Körpers mittels der elektrischen Heizvorrichtung 303 vernetzt werden kann, wodurch das EVA des gestapelten Körpers vernetzt wird. Der so behandelte gestapelte Körper wird auf eine vorbestimmte Temperatur mittels des Abkühlsystems (nicht gezeigt) abgekühlt, und wird aus der Laminiervorrichtung genommen. Hierdurch kann ein Solarzellenmodul erhalten werden.
Nun wird auf die gleiche Weise, wie in dem Verfahren, das die Laminiervorrichtung mit Einzelvakuumkammer verwendet, das sich von dem Verfahren, das die Laminiervorrichtung mit Vakuumdoppelkammer verwendet, unterscheidet, der gestapelte Körper genauso beim Durchführen der Entlüftung komprimiert, wobei die in den Lücken des gestapelten Körpers vorhandene Luft schwer ausreichend nach draußen freizusetzen ist und daher die Tendenz besteht, dass das erhaltene Modul nach der Laminierbehandlung Restluftbläschen enthält und dessen äußere Erscheinung fehlerhaft ist.
Um das Auftreten dieses Problems in dem Verfahren unter Verwendung der Laminiervorrichtung mit Einzelvakuumkammer zu verhindern, wird in Betracht gezogen, ein nicht gewebtes Faserelement in den gestapelten Körper einzubauen.
4 ist eine schematische Erläuterungsansicht, die ein Beispiel für den Aufbau eines derartigen gestapelten Körpers veranschaulicht, der ein nicht gewebtes Faserelement, das darin eingebaut ist, besitzt. In 4 bezeichnet Bezugszeichen 400 einen gestapelten Körper für eine Halbleitervorrichtung (ein Solarzellenmodul), Bezugszeichen 401 ein fotovoltaisches Element (oder ein Halbleiterelement), Bezugszeichen 402 ein nicht gewebtes Faserelement, Bezugszeichen 403 ein versiegelndes Harz (z. B. EVA), Bezugszeichen 404 ein Oberflächenschutzelement und Bezugszeichen 405 ein rückwärtiges Flächenschutzelement.
In dieser Ausführungsform umfasst das nicht gewebte Faserelement 402 ein nicht gewebtes Glasfaserelement für den Zweck des Erleichterns des Freisetzens der Luft, die in den Lücken des gestapelten Körpers vorhanden ist. In diesem Fall kann die in dem gestapelten Körper vorhandene Luft zur Außenseite durch die Lücken des nicht gewebten Glasfaserelementes während dem Entlüftungsverfahren freigesetzt werden. Hierdurch kann das vorstehend aufgezeigte Problem der Erzeugung von Restluftbläschen in dem gestapelten Körper in dem Verfahren unter Verwendung der Laminiervorrichtung mit Einzelvakuumkammer verbessert werden. Ferner besitzt in diesem Fall das Glasfaserelement einen Brechungsindex, welcher ziemlich ähnlich zu demjenigen von EVA ist, und daher tritt, wenn das Glasfaserelement auf der Lichteinfallsseite des fotovoltaischen Elementes angeordnet werden sollte, kein wesentlicher Verlust der auftreffenden Lichtmenge aufgrund von Lichtstreuung auf. Zudem besitzt das Glasfaserelement eine herausragende Wetterfestigkeit. In dieser Hinsicht ist die Verwendung des Glasfaserelementes vorteilhaft.
Jedoch besteht sowohl bei dem Verfahren unter Verwendung der Laminiervorrichtung mit Einzelvakuumkammer als auch bei dem Verfahren unter Verwendung der Laminiervorrichtung mit Doppelvakuumkammer die Tendenz, dass das Problem auftritt, dass das resultierende Modul Restluftbläschen darin aufgrund unzureichender Entlüftung zeigt. Dieses Problem tritt sehr wahrscheinlich in dem Verfahren unter Verwendung der Laminiervorrichtung mit Einzelvakuumkammer auf. Insbesondere besteht die Tendenz, dass sogar, wenn das Glasfaserelement, wie vorstehend beschrieben verwendet werden sollte, wenn der gestapelte Körper eine große Größe besitzt, die Erzeugung von Restluftbläschen in dem gestapelten Körper auftritt, wobei der gestapelte Körper, der nach der Laminierbehandlung erhalten wird, eine fehlerhafte äußere Erscheinung besitzt. Diese Situation führt zu einer Verringerung der Produktionsausbeute einer Halbleitervorrichtung (eines Solarzellenmoduls). Als Grund hierfür wird angenommmen, dass, da der gestapelte Körper eine große Größe besitzt, der gestapelte Körper unvermeidlicherweise einen vergrößerten Entlüftungswiderstand in Bezug auf das Entlüften der in den Lücken des gestapelten Körpers vorhandenen Luft besitzt und daher die in dem gestapelten Körper vorhandene Luft nicht vollständig nach draußen freigesetzt werden kann.
Nun besteht bezüglich des Solarzellenmoduls mit einer Oberflächenbedeckung, die einen Fluorharzfilm umfasst, unter welchen ein ein Vernetzungsmittel enthaltendes EVA als das versiegelnde Harz für das fotovoltaische Element untergebracht ist, wenn das Solarzellenmodul einem Temperaturzyklustest, Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest, und Aussetzungstest im Freien unterzogen wird, um dessen Zuverlässigkeit zu bewerten, die Tendenz, dass das Fluorharz abgeschält wird. Bezüglich des Fluorharzfilms ist dieses gewöhnlich entworfen, um eine corona-entladene Oberfläche zu besitzen, um mit dem versiegelnden Harz kontaktiert zu werden, um eine Verbesserung der Adhäsion des Fluorharzfilms mit dem versiegelnden Harz zu erreichen. Jedoch wird, sogar in diesem Fall, der Fluorharzfilm noch manchmal in den vorstehend beschriebenen Tests abgeschält, da dessen Adhäsion mit dem versiegelnden Harz nicht ausreichend genug ist. Als eine der Ursachen dafür, dass dieses Problem auftritt, wird der in dem Laminierverfahren verwendete Vakuumgrad angenommen. Genauer werden Ursachen angenommen, die im Folgenden beschrieben werden. Das heißt, als ein Mechanismus zum Binden des Fluorharzfilms mit dem EVA als das versiegelnde Harz wird die Erzeugung einer kovalenten Bindung aufgrund eines Radikals angenommen, das durch das Vernetzungsmittel, das in dem EVA enthalten ist, zwischen der corona-entladenen Oberfläche des Fluorharzfilms und dem EVA als das versiegelnde Harz bereitgestellt wird. In dem Fall, wo der in dem Laminierverfahren verwendete Vakuumgrad gering ist, wird angenommen, dass die Erzeugung des Radikals durch Sauerstoff verhindert wird, das in dem System des Laminierverfahrens verbleibt und daher kann keine ausreichende Adhäsion zwischen dem EVA als das versiegelnde Harz und dem Fluorharzfilm erreicht werden. In diesem Fall wird auch angenommen, dass das EVA als das versiegelnde Harz selbst nicht ausreichend vernetzt wird und daher die Tendenz besteht, dass EVA unter Hochtemperaturbedingungen sich aufweicht, was zu einer Separierung zwischen dem versiegelnden Harz und dem Fluorharzfilm führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die ein Solarzellenmodul mit einem verbesserten Beschichtungsmaterial ohne Restluftbläschen und welches eine herausragende äußere Erscheinung bei hoher Ausbeute besitzt, bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die in Anspruch 1 definiert ist.
Ein Merkmal des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung in der vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass unter der Bedingung eines Vakuumgrads von 5 Torr oder weniger ein gestapelter Körper, der ein Halbleiterelement und ein versiegelndes Harz umfasst, welche zwischen einem Oberflächenelement und einem rückwärtigen Flächenelement eingefügt sind, 5 bis 40 Minuten vakuumiert wird, dann der gestapelte Körper der so vakuumbehandelt wurde, einer Thermokompressionsbindung unterzogen wird, und anschließend der gestapelte Körper, der der Thermokompressionsbindung unterzogen wurde, abgekühlt wird, um eine Kontaktbindung zu bewirken.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung in der vorliegenden Erfindung werden wesentliche Vorteile gewährleistet, wie nachstehend beschrieben wird.

(1) Da der gestapelte Körper für eine Halbleitervorrichtung ausreichend vakuumiert wird, wird die Luft, die in den Lücken des gestapelten Körpers vorhanden ist, gänzlich nach draußen freigesetzt und somit ist der behandelte gestapelte Körper frei von Restluftbläschen darin.
(2) Und, wenn das versiegelnde Harz mittels eines organischen Peroxids vernetzt wird, wird die Erzeugung einer kovalenten Bindung zwischen dem Oberflächenelement und dem versiegelnden Harz und das Vernetzen des versiegelnden Harzes selbst ausreichend bewirkt, ohne durch Sauerstoff gehindert zu werden. Deshalb wird eine ausreichende Adhäsion zwischen dem Oberflächenelement und dem versiegelnden Harz erreicht, und das Problem, dass das versiegelnde Harz sich aufweicht, um eine Separierung des Oberflächenelementes zu verursachen, tritt nicht auf, sogar bei wiederholter Verwendung unter einer Umweltbedingung mit hoher Temperatur.

In der vorliegenden Erfindung ist es erwünscht, dass der gestapelte Körper ein nicht gewebtes Glasfaserelement, ein nicht gewebtes organisches Harzfaserelement, oder beide dieser Fasern, die darin eingebaut sind, besitzt.
Ferner ist es erwünscht, dass das versiegelnde Harz, das zwischen dem fotovoltaischen Element und dem Oberflächenelement angeordnet ist, durch EVA (Ethylen-Vinylacetat-Copolymer) zusammengesetzt ist, und das Oberflächenelement durch einen transparenten Film zusammengesetzt ist, der aus einem fluorhaltigen Polymer zusammengesetzt ist.
Das EVA als das versiegelnde Harz wird vorzugsweise durch ein organisches Peroxid vernetzt.
Das fluorhaltige Polymer, durch welches der transparente Film als das Oberflächenelement zusammengesetzt ist, ist vorzugsweise ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer).
Zudem ist der fluorhaltige Polymerfilm vorzugsweise derart aufgebaut, dass dieser eine corona-entladene Oberfläche, die mit dem versiegelnden Harz kontaktiert wird.
Ferner wird in dem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters der vorliegenden Erfindung, das Thermokompressionsbinden des gestapelten Körpers vorzugsweise auf eine Weise durchgeführt, dass der gestapelte Körper zwischen einer Platte als der Montiertisch und einem Kompressionselement (oder einem flexiblen Element), das z. B. ein Silikonkautschukblatt umfasst, unterstützt wird, der Raum zwischen dem Montiertisch und dem Kompressionselement vakuumiert wird, und das Kompressionselement zu dem gestapelten Körper in dem Vakuumschritt, Kompressionsbindungsschritt, und Abkühlschritt mittels der Einzelvakuumkammer komprimiert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein herkömmliches Solarzellenmodul veranschaulicht.
2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Laminiervorrichtung mit einem Doppelvakuumkammersystem veranschaulicht.
3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Laminiervorrichtung mit einem Einzelvakuumkammersystem veranschaulicht.
4 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Beispiels für einen gestapelten Körper als eine Halbleitervorrichtung (oder ein Solarzellenmodul) veranschaulicht.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung (oder ein Solarzellenmodul) veranschaulicht.
6(a) ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Beispiels für ein fotoelektrisches Umwandlungselement veranschaulicht, welches in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
6(b) ist eine schematische Grundansicht, die eine Lichtempfangsfläche des fotoelektrischen Umwandlungselementes, das in 6(a) gezeigt wird, veranschaulicht.
7(a) ist eine schematische Erläuterungsansicht eines Herstellungsschrittes zum Durchführen der Vakuumlaminierung mittels eines Einzelvakuumkammersystems.
7(b) ist ein schematisches Diagramm, das eine Laminiervorrichtung mit einem Einzelvakuumkammersystem veranschaulicht.
8 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines anderen Beispiels für einen gestapelten Körper als eine Halbleitervorrichtung (oder ein Solarzellenmodul) veranschaulicht.
9 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines weiteren Beispiels für einen gestapelten Körper als eine Halbleitervorrichtung (oder ein Solarzellenmodul) veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung ist, um die nachstehend beschriebenen Aufgaben zu erreichen.
Wie vorstehend beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung eine verbesserte, hoch zuverlässige Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung bereit.
Eine typische Ausführungsform für das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung ist in Anspruch 1 definiert.
Im folgenden wird ein Solarzellenmodul als eine Halbleitervorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, beschrieben.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Beispiels für ein Solarzellenmodul als eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
In 5 bezeichnet Bezugszeichen 501 ein fotovoltaisches Element als ein Halbleiterelement, Bezugszeichen 502 ein transparentes oder im Wesentlichen transparentes Versiegelungsharz (dieses Versiegelungsharz wird nachstehend als Oberflächenseiten-Versiegelungsharz bezeichnet), Bezugszeichen 503 ein transparentes oder im Wesentlichen transparentes Oberflächenelement, welches an der äußersten Oberfläche positioniert ist (dieses Element wird nachstehend als Oberflächenschutzelement bezeichnet), Bezugszeichen 504 ein Versiegelungsharz auf der Rückseite des fotovoltaischen Elements 501 (dieses Versiegelungsharz wird nachstehend als rückseitiges Versiegelungsharz bezeichnet), und Bezugszeichen 505 ein rückwärtiges Flächenelement (dieses Element wird nachstehend als rückwärtiges Flächenschutzelement bezeichnet).
In dem in 5 gezeigten Solarzellenmodul trifft Licht durch die Oberflächenschutzelement 503 -seite, und das aufgetroffene Licht tritt durch das Oberflächenschutzelement 503 und das Oberflächenseiten versiegelnde Harz 502, um in dem fotovoltaischen Element 501 anzukommen.
Eine fotoelektromotorische Kraft, die in dem fotovoltaischen Element 501 erzeugt wird, wird durch Ausstoßanschlüsse (nicht gezeigt) ausgestoßen.
Das fotovoltaische Element 501 kann ein zweckmäßiges fotovoltaisches Element umfassen, das in Einkristall-Siliziumsolarzellen, polykristallinen Siliziumsolarzellen, amorphen Siliziumsolarzellen, Kupfer-Indium-Selenid-Solarzellen oder Verbindungs-Halbleitersolarzellen verwendet wird.
Hierbei wird als ein Beispiel für ein derartiges fotovoltaisches Element ein fotovoltaisches Element beschrieben, das einen Aufbau aufweist, der eine aktive Halbleiterschicht als ein fotoelektrisches Umwandlungselement und eine transparente und leitende Schicht, die in der genannten Reihenfolge auf dem elektrisch leitenden Substrat angeordnet ist, umfasst.
6(a) ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines derartigen fotovoltaischen Elementes veranschaulicht. 6(b) ist eine schematische Grundansicht, die die Lichtempfangsfläche des fotovoltaischen Elementes veranschaulicht, das in 6(a) gezeigt wird.
In 6(a) und 6(b) geben an: Bezugszeichen 601 ein elektrisch leitendes Substrat, Bezugszeichen 602 eine rückwärtige reflektierende Schicht, Bezugszeichen 603 eine aktive Halbleiterschicht, Bezugszeichen 604 eine transparente und leitende Schicht, Bezugszeichen 605 eine Sammelelektrode (oder eine Gitterelektrode), Bezugszeichen 606a einen Stromausstoßanschluss auf der positiven Seite, Bezugszeichen 606b einen Stromausstoßanschluss auf der negativen Seite, Bezugszeichen 607 eine elektrische Verbindungseinrichtung und Bezugszeichen 608 eine elektrische Verbindungseinrichtung.
Das in 6(a) und 6(b) gezeigte fotovoltaische Element umfasst die rückwärtige reflektierende Schicht 602, die aktive Haltleiterschicht 603, die transparente und leitende Schicht 604, und die Sammelelektrode 605, die in der genannten Reihenfolge auf dem elektrisch leitenden Substrat 601 angeordnet sind, wobei der Ausstoßanschluss 606a elektrisch mit der Sammelelektrode 605 mittels der elektrischen Verbindungseinrichtung 607 verbunden ist und diese sich von der Sammelelektrode erstreckt, während diese mittels eines Isolierungselementes (nicht gezeigt) isoliert wird, und der Ausstoßanschluss 606b elektrisch mit dem elektrisch leitenden Substrat 601 mittels der elektrischen Verbindungseinrichtung 608 verbunden ist. In diesem Aufbau können der Stromausstoßanschluss der positiven Seite und der Stromausstoßanschluss der negativen Seite in einen Stromausstoßanschluss der negativen Seite und einen Stromausstoßanschluss der positiven Seite, abhängig von dem Aufbau der aktiven Haltleiterschicht geändert werden.
Das elektrisch leitende Substrat 601 dient nicht nur als Substrat für das fotovoltaische Element, sondern auch als eine untere Elektrode. Bezüglich des elektrisch leitenden Substrats 601 gibt es keine besondere Beschränkung, solange wie dieses eine elektrisch leitende Oberfläche besitzt. Im Einzelnen kann dieses ein elektrisch leitendes Element sein, das aus einem Metall, wie etwa Si, Ta, Mo, W, Al, Cu, Ti, oder Fe zusammengesetzt ist oder ein elektrisch leitendes Element, das aus einer Legierung dieser Metalle, wie etwa rostfreier Stahl oder dergleichen zusammengesetzt ist. Daneben kann das elektrisch leitende Substrat 601 ein Kohlenstoffblatt oder ein bleiplattiertes Stahlblatt umfassen. Alternativ kann das elektrisch leitende Substrat 601 ein Film oder ein Blatt aus einem synthetischen Harz oder ein Blatt aus einer Keramik sein. In diesem Fall ist das Substrat mit einem elektrisch leitenden Film auf dessen Oberfläche abgeschieden.
Die rückwärtige reflektierende Schicht 602, die auf dem elektrisch leitenden Substrat 601 angeordnet ist, kann eine Metallschicht, eine Metalloxidschicht oder eine zweischichtige Struktur, die eine Metallschicht und eine Metalloxidschicht umfasst, umfassen. Die Metallschicht kann aus einem Metall, wie etwa Ti, Cr, Mo, W, Al, Ag oder Ni oder einer Legierung dieser Metalle zusammengesetzt sein. Die Metalloxidschicht kann ein Metalloxid, wie etwa ZnO, TiO₂, SnO₂ oder dergleichen umfassen.
Die rückwärtige reflektierende Schicht 602 besitzt vorzugsweise eine aufgeraute Oberfläche, damit einfallendes Licht effektiv verwendet wird.
Die rückwärtige reflektierende Schicht 602 kann durch eine herkömmliche Filmbildungstechnik, wie etwa Widerstandserhitzungsverdampfung, Elektronenstrahlverdampfung oder Sputtering, zweckmäßig ausgebildet werden.
Die aktive Haltleiterschicht 603 funktioniert, um fotoelektrische Umwandlung durchzuführen. Die aktive Haltleiterschicht kann aus einem Nicht-Einkristall-Siliziumhalbleitermaterial, wie etwa einem amorphen Siliziumhalbleitermaterial oder polykristallinem Siliziumhalbleitermaterial oder einem Verbindungshalbleitermaterial zusammengesetzt sein. In jedem Fall kann die aktive Halbleiterschicht, die aus beliebigen von diesen Halbleitermaterialien umfasst ist, eine gestapelte Struktur mit einem pin-Übergang, einem pn-Übergang oder einem Übergang vom Shotty-Typ besitzen. Spezifische Beispiele für das Verbindungs-Halbleitermaterial sind CuInSe₂, CuInS₂, GaAs, CdS/Cu₂S, CdS/CdTe, CdS/InP, CdTe/Cu₂Te und dergleichen.
Die aktive Haltleiterschicht 603, die aus beliebigen der vorstehend erwähnten Halbleitermaterialien umfasst ist, kann zweckmäßig durch eine herkömmliche Filmbildungstechnik ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die aktive, Nicht-Einkristall-Siliziumhalbleiterschicht durch eine herkömmliche chemische Dampfphasen-Wachstumstechnik, wie etwa Plasma-CVD oder Licht induziertes CVD unter Verwendung eines zweckmäßigen filmbildenden Rohmaterialgases, das Siliziumatome verleihen kann, wie etwa Silangas oder eine herkömmliche physikalische Dampfphasenwachstumstechnik, wie etwa Sputterin unter Verwendung eines Si-Targets ausgebildet werden. Die aktive Haltleiterschicht, die aus einem polykristallinen Siliziumhalbleitermaterial zusammengesetzt ist, kann durch ein herkömmliches polykristallines Silizium-Filmbildungsverfahren ausgebildet werden, mit dem ein geschmolzenes Siliziummaterial ausgebildet wird und das geschmolzene Siliziummaterial Filmbildungsverarbeitung unterzogen wird, oder durch ein anderes herkömmliches polykristallines Silizium-Filmbildungsverfahren, mit dem ein amorphes Siliziummaterial einer Wärmebehandlung unterzogen wird, ausgebildet werden.
Die aktive Haltleiterschicht 603, die aus beliebigen der vorstehend erwähnten Verbindungs-Halbleitermaterialien zusammengesetzt ist, kann zweckmäßig durch ein herkömmliches Ionenplattierungs-, Ionenstrahlabscheidungs-, Vakuumverdampfungs-, Sputtering- oder elektrolytische Technik ausgebildet werden, in welcher ein Präzipitat mittels Elektrolyse eines gewünschten Elektrolyts ausgefällt wird.
Die transparente und leitende Schicht 604 funktioniert als eine obere Elektrode. Die transparente und leitende Schicht kann In₂O₃, SnO₂, In₂O₃-SnO₂ (ITO), ZnO, TiO₂ oder Cd₂SnO₄ umfassen. Daneben kann diese eine kristalline Halbleiterschicht umfassen, die mit einer zweckmäßigen Verunreinigung mit einer hohen Konzentration dotiert ist.
Die transparente und leitende Schicht 604, die durch beliebige der vorstehend erwähnten Materialien zusammengesetzt ist, kann zweckmäßig durch herkömmliche Widerstandserhitzungsverdampfung, Elektronenstrahlverdampfung, Sputtering, Sprühen oder CVD ausgebildet werden.
Die vorstehend beschriebene Verunreinigungs-dotierte kristalline Halbleiterschicht als die transparente und leitende Schicht 604 kann zweckmäßig durch ein herkömmliches Verunreinigungs-Diffusions-Filmbildungsverfahren ausgebildet werden.
Für den Zweck des effektiven Sammelns eines elektrischen Stroms, der mittels einer fotoelektromotorischen Kraft erzeugt wird, kann die Sammelelektrode (oder die Gitterelektrode) 605 auf der transparenten und leitenden Schicht 604 angeordnet werden. Die Sammelelektrode 605 kann in der Form einer Streifengestalt oder Kammgestalt sein.
Die Sammelelektrode 605 kann ein Metall, wie etwa Ti, Cr, Mo, W, Al, Ag, Ni, Cu oder Sn oder eine Legierung dieser Materialien umfassen. Alternativ kann die Sammelelektrode 605 aus einer elektrisch leitenden Paste oder einem elektrisch leitenden Harz ausgebildet werden. Die elektrisch leitende Paste kann elektrisch leitende Pasten einschließen, die pulverförmiges Ag, Au, Cu, Ni oder Kohlenstoff, das in einem zweckmäßigen Bindemittelharz dispergiert ist, umfassen. Das Bindemittelharz kann hierbei beinhalten: Polyester, Epoxidharz, Acrylharz, Alkydharz, Polyvinylacetat, Kautschuk, Urethanharz und Phenolharz.
Die Sammelelektrode 605 kann zweckmäßig mittels Sputtering unter Verwendung eines Maskenmusters, Widerstandserhitzungsverdampfung oder CVD ausgebildet werden. Diese kann auch zweckmäßig durch ein Verfahren ausgebildet werden, mit dem ein Metallfilm über die gesamte Oberfläche abgeschieden wird und der Metallfilm einer Ätzungsbehandlung unterzogen wird, um ein gewünschtes Muster auszubilden, einem Verfahren, mit dem ein Gitterelektrodenmuster mittels lichtinduziertem CVD direkt ausgebildet wird, oder ein Verfahren, mit dem ein negatives Muster ausgebildet wird, das einem Gitterelektrodenmuster entspricht, und das resultierende einer Plattierungsbehandlung unterzogen wird.
Die Bildung der Sammelelektrode 605 unter Verwendung beliebiger der vorstehend beschriebenen elektrisch leitenden Pasten kann in einem Verfahren durchgeführt werden, mit dem die elektrisch leitende Paste Siebdrucken unterzogen wird, oder einem Verfahren, mit dem ein Metalldraht auf der siebgedruckten elektrisch leitenden Paste, soweit notwendig, unter Verwendung eines Lötmittels fixiert wird.
Die Ausstoßanschlüsse 606a und 606b dienen zum Ausstoß einer elektromotorischen Kraft. Der Ausstoßanschluss 606a wird mit der Sammelelektrode 605 mittels der elektrischen Verbindungseinrichtung 607 elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindungseinrichtung 607 kann eine elektrisch leitende Schicht umfassen, die unter Verwendung eines Metallkörpers und einer elektrisch leitenden Paste oder eines Lötmittels ausgebildet wird. Der Ausstoßanschluss 606b wird mit dem elektrisch leitenden Substrat mittels der elektrischen Verbindungseinrichtung 608 verbunden. Die elektrische Verbindungseinrichtung 608 kann einen elektrischen Verbindungsbereich umfassen, der durch Punktschweißen oder Löten eines zweckmäßigen Metallkörpers, wie etwa Kupferstabes, ausgebildet wird.
Im Allgemeinen werden eine Mehrzahl von fotovoltaischen Elementen mit dem vorstehenden Aufbau bereitgestellt, und diese werden in Serie oder parallel verbunden, abhängig von der gewünschten Spannung oder elektrischen Strom. Es ist möglich, den integrierten Körper auf einem isolierenden Element anzuordnen, so dass eine gewünschte Spannung oder elektrischer Strom erhalten werden kann.
Im folgenden wird das oberflächenseitige Versiegelungsharz 502, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beschrieben werden.
Das oberflächenseitige Versiegelungsharz 502 dient dazu, die Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des fotovoltaischen Elementes 501 (des Halbleiterelementes) mit einem gegebenen Harz zu beschichten, um zu verhindern, dass das fotovoltaische Element durch externe Faktoren, wie etwa Temperaturänderungen und/oder Feuchtigkeitsänderungen, in der externen Umgebung, extern angelegte Stöße oder dergleichen beeinflusst wird und, um eine ausreichende Adhäsion zwischen dem fotovoltaischen Element und dem Oberflächenschutzelement 503 zu erreichen. So muss das oberflächenseitige Versiegelungsharz eine herausragende Wetterfestigkeit, Adhäsion, Packfähigkeit, Wärmewiderstand, Kältewiderstand und Stoßwiderstand besitzen. Damit das oberflächenseitige Versiegelungsharz 502 diese Anforderungen erfüllt, ist das oberflächenseitige Versiegelungsharz aus einem Harz umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus polyolefinischem Harz, Butyralharzen, Urethanharzen, Silikonharzen und Fluorharzen besteht. Spezifische Beispiele sind EVA (Ethylen-Vinylacetat-Copolymer), EMA (Ethylen-Methylacrylat-Copolymer), EEA (Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer) und Polyvinylbutyralharz. Von diesen Harzen ist EVA das am meisten erwünschte, da dieses gut ausbalancierte physikalische Eigenschaften besitzt, die für eine Solarzelle geeignet sind, wenn als das oberflächenseitige Versiegelungsharz verwendet.
Jedes der vorstehend erwähnten Harze, das als das oberflächenseitige Versiegelungsharz 502 verwendbar ist, besitzt eine niedrige Wärmedeformierungstemperatur und besitzt die Tendenz, sich leicht bei einer hohen Temperatur zu deformieren oder zu kriechen. Deswegen ist es erwünscht, dass jedes dieser Harze mit einem zweckmäßigen Vernetzungsmittel vernetzt wird, so dass dieses einen erhöhten Wärmewiderstand besitzt. Bezüglich des Vernetzungsmittels können organische Peroxide erwähnt werden.
Die Vernetzung des Harzes, das als das oberflächenseitige Versiegelungsharz 502 verwendet wird, wird unter Verwendung eines organischen Peroxids als das Vernetzungsmittel mittels Einbau von Wasserstoffatomen oder Halogenatomen in das Harz durch freie Radikale durchgeführt, die aus dem organischen Peroxid erzeugt werden, um C-C-Bindungen auszubilden.
Damit das organische Peroxid derartige freie Radikale beim Vernetzen des Harzes, das als das oberflächenseitige Versiegelungsharz verwendet wird, erzeugt, wird das organische Peroxid vorzugsweise mittels eines thermischen Zersetzungsverfahrens, Redox-Zersetzungsverfahrens oder Ionen-Zersetzungsverfahrens aktiviert. Von diesen Verfahren ist das thermische Zersetzungsverfahren das zweckmäßigste.
Das organische Peroxid, das als das Vernetzungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, kann Hydroperoxid, Dialkyl(diallyl)peroxid, Diacylperoxid, Peroxyketal, Peroxyester, Peroxycarbonat und Ketonperoxid beinhalten.
Die Menge eines derartigen organischen Peroxids als das Vernetzungsmittel, das zu dem Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz zugegeben wird, ist vorzugsweise in dem Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-Teile auf 100 Gew.-Teile des Harzes als das oberflächenseitige Versiegelungsharz.
Das organische Peroxid als das Vernetzungsmittel kann zusammen mit dem Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz beim Thermokompressionsbinden des Harzes als das oberflächenseitige Versiegelungsharz unter Vakuumbedingungen und während dem Erhitzen unter Kompressionsbedingungen verwendet werden.
Die Bedingungen der Temperatur und die Zeitdauer für die Thermokompressionsbindungsbehandlung in diesem Fall kann abhängig von der Thermozersetzungstemperaturfähigkeit des verwendeten organischen Peroxids bestimmt werden. Jedoch werden im Allgemeinen diese Bedingungen derart bestimmt, dass 90% oder mehr oder vorzugsweise 95% oder mehr des organischen Peroxids in dem Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz thermisch zersetzt wird, wodurch das Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz einer Thermokompressionsbindung mit dem fotovoltaischen Element und dem Oberflächenschutzelement unterzogen wird, während dieses vernetzt wird.
Der Grad des Vernetzens des Harzes als das oberflächenseitige Versiegelungsharz kann untersucht werden, indem der Gelgehalt des Harzes als das oberflächenseitige Versiegelungsharz beobachtet wird. Um zu verhindern, dass das Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz deformiert wird, ist es erwünscht, dass das Harz derart vernetzt wird, dass der Gelgehalt 70 Gew.-% oder mehr beträgt.
Um das Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz effektiv zu vernetzen, ist es erwünscht, einen Vernetzungsverstärker, wie etwa Triarylcyanurat (TAIC) zusätzlich zu dem organischen Peroxid als das Vernetzungsmittel zu verwenden. In diesem Fall ist die Menge des Vernetzungsverstärkungsmittels, das zugegeben wird, vorzugsweise in dem Bereich von 1 bis 5 Gew.-Teilen zu 100 Gew.-Teilen des Harzes als das oberflächenseitige Versiegelungsharz.
Das oberflächenseitige Versiegelungsharz 502, das im Wesentlichen aus dem vorstehend beschriebenen Harzmaterial umfasst ist, besitzt eine herausragende Wetterfestigkeit. Um jedoch eine weiter verbesserte Wetterfestigkeit für das oberflächenseitige Versiegelungsharz zu erreichen und, um eine darunter gelegene Schicht effektiv zu schützen, ist es möglich, dass das oberflächenseitige Versiegelungsharz ein zweckmäßiges UV-Absorptionsmittel enthält. Als ein derartiges UV-Absorptionsmittel können kommerziell verfügbare chemische Verbindungen verwendet werden, die als UV-Absorptionsmittel verwendbar sind. Spezifische Beispiele sind organische Verbindungen, wie etwa Salicylsäureverbindungen, Benzophenonverbindungen, Benzotriazolverbindungen und Cyanoacrylatverbindungen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist es erwünscht, ein UV-Absorptionsmittel mit einer niedrigen Flüchtigkeit angesichts der Verwendungsumgebung für ein Solarzellenmodul zu verwenden.
Die Menge des UV-Absorptionsmittels, das zugegeben wird, ist vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1,0 Gew.-% zu der Menge des Harzes als das Oberflächenversiegelungsharz.
Um ferner den Widerstand gegenüber Licht induzierter Abschwächung des oberflächenseitigen Versiegelungsharzes zu verbessern, ist es möglich, dass das Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz ein zweckmäßiges Lichtstabilisierungsmittel zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen UV-Absorptionsmittel enthält. Derartige Lichtstabilisierungsmittel können gehinderte Lichtstabilisierungsmittel aus der Gruppe der gehinderten Amine beinhalten. Obwohl die Lichtstabilisierungsmittel aus der Gruppe der gehinderten Amine keine Ultraviolettstrahlen, wie die vorstehenden UV-Absorptionsmittel absorbieren, wird ein bemerkenswerter Vorteil gewährleistet, in dem ein Lichtstabilisierungsmittel aus der Gruppe der gehinderten Amine in Kombination mit dem UV-Absorptionsmittel verwendet wird.
Die Menge des Lichtstabilisierungsmittels aus der Gruppe der gehinderten Amine, das zugegeben wird, ist vorzugsweise in dem Bereich von 0,05 bis 1,0 Gew.-% zu der Menge des Harzes als das oberflächenseitige Versiegelungsharz.
Neben den vorstehend beschriebenen Lichtstabilisierungsmitteln aus der Gruppe der gehinderten Amine sind andere Lichtstabilisierungsmittel bekannt, aber es ist nicht erwünscht, diese Lichtstabilisierungsmittel in dem Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz zu verwenden, da sie meistens gefärbt sind und daher die Tendenz besteht, dass diese einen negativen Einfluss des Verringerns der fotoelektrischen Umwandlungseffizienz eines fotovoltaischen Elementes insbesondere im Fall eines Solarzellenmoduls verleihen.
Ferner ist es zudem, um einen weiter verbesserten Wärmewiderstand und thermische Verarbeitungsfähigkeit für das Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz zu erreichen, möglich, dass das Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz ein zweckmäßiges Antioxidationsmittel enthält. Ein derartiges Antioxidationsmittel kann beinhalten: Antioxidationsmittel aus der Gruppe der Monophenole, Antioxidationsmittel aus der Gruppe der Bisphenole, Antioxidationsmittel aus der Gruppe der hochmolekularen Phenole, Antioxidationsmittel aus der Gruppe der Schwefelverbindungen und Antioxidationsmittel aus der Gruppe der Phosphorverbindungen.
Die Menge des Antioxidationsmittels, das zugegeben wird, ist vorzugsweise in dem Bereich von 0,05 bis 1,0 Gew.-% zu der Menge des Harzes als das oberflächenseitige Versiegelungsharz.
Nun ist es, wenn das Solarzellenmodul unter schwierigen Umweltbedingungen verwendet wird, erwünscht, eine herausragende Adhäsion zwischen dem oberflächenseitigen Versiegelungsharz und dem fotovoltaischen Element und auch zwischen dem oberflächenseitigen Versiegelungsharz und dem Oberflächenschutzelement zu besitzen.
Damit das oberflächenseitige Versiegelungsharz eine derartige Adhäsion erreicht, ist es effektiv ein zweckmäßiges Silankupplungsmittel oder eine zweckmäßige organische Titanatverbindung in das Harz als das oberflächenseitige Versiegelungsharz einzubauen. Die Menge eines derartigen Silankupplungsmittels oder organischer Titanatverbindung, die zugegeben wird, ist vorzugsweise in dem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-Teilen oder weiter bevorzugt in dem Bereich von 0,25 bis 1 Gew.-Teil, zu 100 Gew.-Teilen des Harzes als das oberflächenseitige Versiegelungsharz.
Nun, um eine Abnahme der Menge des einfallenden Lichtes zu verhindern, das in dem fotovoltaischen Element ankommt, ist es erwünscht, dass das oberflächenseitige Versiegelungsharz im Wesentlichen transparent ist. Insbesondere ist es erwünscht, dass das oberflächenseitige Versiegelungsharz eine Lichtdurchlässigkeit von vorzugsweise 80% oder mehr und weiter bevorzugt 90% oder mehr in einem sichtbaren Lichtwellenbereich von 400 nm bis 800 nm besitzt. Ferner, um zu erleichtern, dass externes Licht leicht in das fotovoltaische Element fällt, ist es erwünscht, dass das oberflächenseitige Versiegelungsharz derart hergestellt ist, dass dieses einen Brechungsindex von vorzugsweise 1,1 bis 2,0 oder weiter bevorzugt 1,1 bis 1,6 bei einer Temperatur von 25°C besitzt.
Es gibt kommerziell erhältliche EVA-Blätter, die die vorstehenden Zusatzstoffe enthalten, welche in einem Solarzellenmodul verwendbar sind. Spezifische Beispiele sind SOLAR EVA (Handelsname, hergestellt von High Sheet Kohgyo Kabushiki Kaisha), EVASAFE WG series EVA Blätter (Handelsname, hergestellt von Bridgestone Kabushiki Kaisha) und PHOTOCAP (Handelsname, hergestellt von Springbone Laboratories Company). Indem beliebige von diesen EVA-Blättern zwischen dem fotovoltaischen Element und dem Oberflächenschutzelement eingefügt werden und Thermokompressionsbinden hierfür durchgeführt wird, kann ein Solarzellenmodul leicht erhalten werden.
Im folgenden wird das Oberflächenschutzelement 503 beschrieben werden.
Das Oberflächenschutzelement 503 ist an der äußersten Oberfläche des Solarzellenmoduls positioniert und deswegen muss dieses eine herausragende Transparenz, Wetterfestigkeit, Wasserabstoßungsvermögen, Wärmewiderstand, Verschmutzungswiderstand und physikalische Festigkeit besitzen. Zudem muss, wenn das Solarzellenmodul unter schwierigen Umweltbedingungen draußen verwendet wird, das Oberflächenschutzelement sicherstellen, dass das Solarzellenmodul eine ausreichende Haltbarkeit bei wiederholter Verwendung über eine lange Zeitdauer besitzt.
Daher umfasst das Oberflächenschutzelement 503 ein Element, welches alle diese Bedingungen erfüllt. Ein derartiges Element kann weiße getemperte Glaselemente, Fluorharzfilme und Acrylharzfilme einschließen. Das weiße getemperte Glaselement besitzt eine herausragende Transparenz und Stoßwiderstand und wird kaum gebrochen und ist daher weithin als das Oberflächenschutzelement für ein Solarzellenmodul verwendet worden.
Jedoch besteht in den letzten Jahren ein erhöhter Bedarf nach einem Solarzellenmodul, das leicht ist und eine herausragende Flexibilität besitzt. Um diesen Bedarf zu erfüllen, ist es erwünscht, dass das Oberflächenschutzelement einen Film umfasst, der aus einem hoch transparenten Fluorharz zusammengesetzt ist, welcher insbesondere eine herausragende Wetterfestigkeit und Verschmutzungswiderstand besitzt.
Spezifische Beispiele eines derartigen hoch transparenten Fluorharzes sind Polyvinylidenfluoridharz (PVdF), Polyvinylfluoridharz (PVF), Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer (ETFE) und dergleichen. Von diesen Fluorharzen ist PVdF in Bezug auf die Wetterfestigkeit am herausragendsten. In Bezug auf die Wetterfestigkeit und physikalische Festigkeit in Kombination ist ETFE am herausragendsten.
Es ist erwünscht, dass das Oberflächenschutzelement 503 relativ dick ist, um eine ausreichende physikalische Festigkeit hierfür zu erreichen. Jedoch ist das Oberflächenschutzelement mit einer exzessiven Dicke im Hinblick auf die Produktionskosten für ein erhaltenes Solarzellenmodul und auch die Menge des hierdurch auftreffenden Lichtes problematisch. Daher ist es erwünscht, das das Oberflächenschutzelement eine Dicke vorzugsweise in dem Bereich von 20 bis 200 μm oder weiter bevorzugt in dem Bereich von 30 bis 100 μm besitzt.
Um eine weitere Verbesserung der Adhäsion des Oberflächenschutzelementes 503 mit dem oberflächenseitigen Versiegelungsharz 502 zu erreichen, ist es erwünscht, dass eine gegebene Oberfläche des Oberflächenschutzelementes mit dem oberflächenseitigen Versiegelungsharz kontaktiert wird, das einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird. Die Oberflächenbehandlung in diesem Fall kann Corona-Entladungsbehandlung, Plasmabehandlung, Ozonbehandlung, UV-Bestrahlung, Elektronenstrahlbestrahlung und Flammenbehandlung einschließen. Von diesen ist die Corona-Entladungsbehandlung am meisten bevorzugt, da der Zweck einer hohen Geschwindigkeit erreicht werden kann, während ein relativ einfaches Gerät verwendet wird.
Im folgenden wird das rückwärtige Flächenschutzelement 505 beschrieben.
Das rückseitige Schutzelement 505 ist für den Zweck einer elektrischen Isolierung des elektrisch leitenden Substrats des fotovoltaischen Elementes 501 von der Außenseite angeordnet. Das rückwärtige Flächenschutzelement 505 ist vorzugsweise aus einem Material zusammengesetzt, das das elektrisch leitende Substrat des fotovoltaischen Elementes ausreichend elektrisch isolieren kann und welches eine herausragende Haltbarkeit besitzt, einer thermischen Expansion und thermischen Kontraktion widersteht und eine herausragende Flexibilität besitzt. Spezifische Beispiele eines derartigen Materials sind Nylon, Polyethylenterephthalat (PET) und dergleichen.
Im folgenden wird das rückseitige Versiegelungsharz 504 beschrieben.
Das rückseitige Versiegelungsharz 504 dient dazu, die Adhäsion zwischen dem fotovoltaischen Element 501 und dem dem rückwärtigen Flächenschutzelement 505 sicherzustellen. Das rückseitige Versiegelungsharz 504 umfasst vorzugsweise ein Material, das die Adhäsion zwischen dem elektrisch leitenden Substrat des fotovoltaischen Elementes 501 und dem rückwärtigen Flächenschutzelement 505 sicherstellen kann und welches eine herausragende Haltbarkeit besitzt, einer thermischen Expansion und thermischen Kontraktion widersteht und eine herausragende Flexibilität besitzt. Spezifische Beispiele für ein derartiges Material sind hochschmelzende Materialien, wie etwa EVA (Ethylen-Vinylacetat-Copolymer) und Polyvinylbutyral und Epoxid- Klebemittel. Neben diesen können doppelbeschichtete Bänder auch verwendet werden.
Alternativ kann das rückseitige Versiegelungsharz 504 das gleiche Harzmaterial umfassen, das für das oberflächenseitige Versiegelungsharz 502 verwendet wird.
In der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein rückwärtiges Flächenverstärkungselement (nicht in der Figur gezeigt) außerhalb des rückwärtigen Flächenschutzelementes 505 anzuordnen, um die mechanische Festigkeit des Solarzellenmoduls zu verbessern und, um zu verhindern, dass das Solarzellenmodul aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur sich verwindet oder wölbt. Das rückwärtige Flächenverstärkungselement kann eine Stahlplatte, eine Kunststoffplatte oder eine glasfaserverstärkte Kunststoffplatte (oder eine so genannte FRP-Platte) umfassen.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls als eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des vorstehenden fotovoltaischen Elements, oberflächenseitigen Versiegelungsharzes, Oberflächenschutzelementes, rückseitigen Versiegelungsharzes und rückwärtigem Flächenschutzelement beschrieben.
In einer typischen Ausführungsform wird, um eine Lichtempfangsfläche des fotovoltaischen Elementes 501 durch das oberflächenseitige Versiegelungsharz 502 und das Oberflächenschutzelement 503 einzuschließen, ein Blatt aus einem gegebenen Harzmaterial, das als das oberflächenseitige Versiegelungsharz verwendbar ist, bereitgestellt, das Blatt wird zwischen dem fotovoltaischen Element und dem Oberflächenschutzelement eingefügt, gefolgt von Unterziehen einer Thermokompressionsbindung. Die Temperatur und die Zeitdauer beim Durchführen der Thermokompressionsbindung werden zweckmäßig bestimmt, so dass die Vernetzungsreaktion ausreichend voranschreitet. Um die Rückseite des fotovoltaischen Elementes durch das rückseitige Versiegelungsharz 504 und das rückwärtige Flächenschutzelement 505 einzuschließen, kann, wie vorstehend beschrieben, verfahren werden.
Das Thermokompressionsbinden kann mittels eines Vakuum-Thermokompressions-Bindungsverfahrens. Das Vakuum-Thermokompressions-Bindungsverfahren kann ein Thermokompressions-Bindungsverfahren unter Verwendung eines Doppelvakuumkammersystems und ein Thermokompressionsverfahren unter Verwendung eines Einzelvakuumkammersystems beinhalten.
Hierin wird ein Beispiel für das Thermokompressions-Bindungsverfahren unter Verwendung einer Laminiervorrichtung eines Einzelvakuumkammersystems, das in 7(a) und 7(b) gezeigt wird, beschrieben (nachstehend als eine Laminiervorrichtung mit Einzelvakuumkammer bezeichnet).
Die Laminiervorrichtung mit Einzelvakuumkammer, die in 7(a) und 7(b) gezeigt wird, ist im Wesentlichen die gleiche wie die Laminiervorrichtung mit Einzelvakuumkammer, die in 3 gezeigt wird.
Zunächst wird ein derartiger gestapelter Körper bereitgestellt, der im Hinblick auf 4 erläutert wird. Insbesondere wird als ein gestapelter Körper 704 in 7(a) und 7(b) ein gestapelter Körper bereitgestellt, der ein fotovoltaisches Element 401, ein Oberflächenschutzelement 404, ein rückwärtiges Flächenschutzelement 405 und ein Versiegelungsharz 403 umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform werden ein oder mehrere nicht gewebte Faserelemente 402, wie etwa ein nicht gewebtes Glasfaserelement oder ein nicht gewebtes organisches Harzfaserelement in den gestapelten Körper eingeschoben. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird ein derartiges nicht gewebtes Faserelement zwischen dem fotovoltaischen Element 401 und dem oberflächenseitigen Versiegelungsharz 403 und auch zwischen dem fotovoltaischen Element 401 und dem rückseitigen Versiegelungsharz 403, wie in 4 gezeigt, eingefügt. Da das nicht gewebte Faserelement 402 in EVA als versiegelndes Harz eingetaucht wird, dient dieses dazu, die Freisetzung der Luft zu erleichtern, die in den Lücken des gestapelten Körpers in dem vorstehenden Vakuumierschritt vorhanden ist und auch zu verhindern, dass EVA in Endteile des gestapelten Körpers hinausströmt, wenn das EVA in dem vorstehenden Wärmebehandlungsschritt geschmolzen wird. Zudem dient das nicht gewebte Faserelement als ein Verstärkungselement für das EVA. Hierdurch funktioniert, wenn das Oberflächenschutzelement einem Film umfasst, das nicht gewebte Faserelement dazu, zu verhindern, dass ein an dem Film vorhandener Schaden das fotovoltaische Element beeinflusst.
Nun wird der gestapelte Körper 704 auf der Oberfläche eines Montiertisches 701 positioniert, und ein Silikonkautschukblatt als ein flexibles Element 702 ist über den gestapelten Körper auf dem Montiertisch 701 überlagert, während zwischen dem Montiertisch und dem flexiblen Element 702 mittels eines O-Ringes 703 hermetisch versiegelt wird. (Vergleiche 7(a)).
Danach wird in einem ersten Schritt die Innenseite des Platzes, der den gestapelten Körper 704 enthält, zwischen dem flexiblen Element 703 und dem Montiertisch auf einen vorbestimmten Vakuumgrad durch Öffnungen eines Abgassystems 705, das mit einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) durch ein Rohr, das mit einem Ventil 706 ausgestattet ist, entlüftet, indem die Vakuumpumpe betrieben wird, wodurch das flexible Element 702 zu der Seite des Montiertisches 701 angezogen wird, um hierdurch den gestapelten Körper 704 zu komprimieren. (Vergleiche 7(b))
Dann wird in einem zweiten Schritt eine elektrische Heizvorrichtung (nicht gezeigt), die in den Montiertisch 701 angebaut wird, unter Energie gesetzt, um den gestapelten Körper auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, bei welcher das EVA als das versiegelnde Harz des gestapelten Körpers vernetzt werden kann, und der gestapelte Körper wird bei dieser Temperatur beibehalten, bis das Vernetzen des EVA vervollständigt ist.
In einem dritten Schritt wird der so behandelte gestapelte Körper abgekühlt, und der gestapelte Körper wird aus der Laminiervorrichtung herausgenommen. Hierdurch wird ein Solarzellenmodul erhalten.
Die ersten und zweiten Schritte, der Raum, der den gestapelten Körper enthält, wird auf einen Vakuumgrad von 5 Torr oder weniger gebracht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird von einem Vakuumgrad von 1 Torr oder weniger Gebrauch gemacht. Wenn der Vakuumgrad 5 Torr übersteigt, ist es, sogar wenn die Zeitdauer des ersten Schrittes verlängert werden sollte, wahrscheinlich, dass Restluftblasen in dem versiegelnden Harz nach der Kompressionslaminierung des gestapelten Körpers verbleiben. Die Zeitdauer für den ersten Schritt ist vorzugsweise in dem Bereich von 5 bis 40 Minuten oder weiter bevorzugt in dem Bereich von 10 bis 30 Minuten.
Wenn die Zeitdauer für den ersten Schritt weniger als 5 Minuten beträgt, ist die Entlüftung der in den Lücken des gestapelten Körpers vorhandenen Luft unzureichend und in diesem Fall ist es, wenn der Vakuumgrad weniger als 5 Torr betragen sollte, wahrscheinlich, dass Restluftblasen in dem gestapelten Körper verbleiben. Ferner nimmt es, wenn die Zeitdauer für den ersten Schritt eine lange Zeitdauer ist, um die Laminierung des gestapelten Körpers zu vervollständigen, was zu einer Verringerung der Produktivität führt.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerem Detail anhand von Beispielen beschrieben, welche den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen sollen.
Beispiel 1
1. Herstellung eines amorphen Silizium- (a-Si) fotovoltaischen -Elementes (Solarzelle)
Eine Solarzelle mit dem in 6(a) und 6(b) gezeigten Aufbau und welche eine aktive Halbleiterschicht besitzt, die aus einem amorphen Silizium (a-Si) -material zusammengesetzt ist, wurde auf die folgende Weise hergestellt.
Das heißt, es wurde zunächst eine wohl-gereinigte rostfreie Stahlplatte als ein Substrat 601. Auf dem Substrat 601 wurde eine zweischichtige rückwärtige reflektierende Schicht 602 ausgebildet, die einen 500 nm dicken Al-Film und einen 500 nm dicken ZnO-Film umfasste, mittels des herkömmlichen Sputteringverfahrens ausgebildet. Anschließend wurde auf der rückwärtigen reflektierenden Schicht 602 eine a-Si-fotoelektrische Umwandlungshalbleiterschicht 603 vom Tandemtyp, die eine 15 nm dicke Schicht vom n-Typ/eine 400 nm dicke Schicht vom i-Typ/eine 10 nm dicke Schicht vom p-Typ/eine 10 nm dicke Schicht vom n-Typ/eine 80 nm dicke Schicht vom i-Typ/eine 10 nm dicke Schicht vom p-Typ umfasste, die in der genannten Reihenfolge auf einer Substratseite mittels des herkömmlichen Plasma-CVD-Verfahrens abgeschieden wurden, wobei ein a-Si-Film vom n-Typ als jede Schicht vom n-Typ aus einer Mischung gebildet wurde, die aus SiH₄-Gas, PH₃-Gas und H₂-Gas zusammengesetzt war; ein a-Si-Film vom i-Typ als jede Schicht vom i-Typ wurde aus einer Mischung gebildet, die aus SiH₄-Gas und H₂-Gas zusammengesetzt war; und ein uc-Si-Film vom p-Typ als jede Schicht vom p-Typ wurde aus einer Mischung gebildet, die aus SiH₄-Gas, BF₃-Gas und H₂-Gas zusammengesetzt war. Dann wurde auf der aktiven Haltleiterschicht 603 ein 70 nm dicker In₂O₃-Film als eine transparente und leitende Schicht 604 mittels des herkömmlichen Wärmewiderstands-Verdampfungsverfahrens ausgebildet, wobei eine In-Quelle in einer O₂-Atmosphäre verdampft wurde. Anschließend wurde eine Ag-Paste auf der transparenten und leitenden Schicht 604 siebgedruckt, gefolgt von Trocknen, um hierdurch eine Gitterelektrode als eine Sammelelektrode 605 auszubilden. Bezüglich des Resultierenden wurde ein Kupferstab als ein Stromausstoßanschluss der negativen Seite 606b mit dem Substrat 601 unter Verwendung eines rostfreien Lösemittels 608 fixiert, und ein Zinnfolienband als ein Stromausstoßanschluss 606a der positiven Seite wurde mit der Sammelelektrode 605 unter Verwendung eines elektrisch leitenden Klebemittels 607 fixiert. So wurde eine a-Si-Solarzelle hergestellt. Auf diese Weise wurden eine Mehrzahl von a-Si-Solarzellen erhalten.
Diese Solarzellen wurden in Serienverbindung eingebaut, um einen Zellblock mit einer äußeren Größe von 300 mm × 1200 mm zu erhalten.
Die vorstehenden Verfahren wurden wiederholt, um eine Mehrzahl von Zellblöcken zu erhalten.
2. Herstellung des Moduls
Unter Verwendung der in dem vorstehenden 1 erhaltenen Zellblöcke wurde eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt, wobei jedes einen gestapelten Körper mit dem in 8 gezeigten Aufbau auf die folgende Weise umfasste.
Zunächst wurde ein gestapelter Körper 800 hergestellt, der ein ETFE (Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer) Film 803/ein EVA-Blatt 802/ein nicht gewebtes Glasfaserelement 804/einen Zellblock 801 umfasste (d. h. der in dem vorstehenden erhaltene Zellblock)/ein nicht gewebtes Glasfaserelement 804/ein EVA-Blatt 802/ein Nylonfilm 805/ein EVA-Blatt 802/ein Galvalum-Stahlelement 806 umfasste.
Insbesondere wurde auf der Lichteinfallseite des in dem vorstehenden erhaltenen Zellblock 801 ein nicht gewebtes Glasfaserelement 804 laminiert, das ein CRANE GLASS 230 (Handelsname, hergestellt von Crane Company), ein EVA-Blatt 802 mit 460 μm Dicke, das eine PHOTOCAP A9918 (Handelsname, hergestellt von Springborn Laboratories Company), und einen nicht gestreckten ETFE-Film 803 mit einer Dicke von 50 μm, der eine durch Coronaentladungsbehandlung behandelte Oberfläche besaß (die mit dem EVA-Blatt 802 kontaktiert wird), der einen TEFZEL FILM (Handelsname, hergestellt von Du Pont Company) umfasste, in der genannten Reihenfolge umfasste. Auf der Rückseite des Resultierenden wurde ein nicht gewebtes Glasfaserelement 844 laminiert, das ein CRANE GLASS 230 (Handelsname, hergestellt von Crane Company), ein EVA-Blatt 802 mit einer Dicke von 460 μm, das ein PHOTOCAP A9918 (Handelsname, hergestellt von Springborn Laboratories Company), einen Nylonfilm 805 von 63,5 μm Dicke, der einen DARTEK (Handelsname, hergestellt von Du Pont Company), an EVA-Blatt 802 mit einer Dicke von 460 μm, das ein PHOTOCAP A9918 (Handelsname, hergestellt von Springborn Laboratories Company), und ein Gavalum-Stahlelement 806 mit einer Dicke von 0,27 mm, das ein TIMACOLOR GL (Handelsname, hergestellt von Daido Kohan Kabushiki Kaisha) in der genannten Reihenfolge umfasste. Hierdurch wurde ein gestapelter Körper 800 erhalten.
Das EVA-Blatt (das das PHOTOCAP A9918 umfasste), das in dem Vorstehenden verwendet wird, ist weithin als ein Versiegelungselement für eine Solarzelle verwendet worden. Und dieses ist aus einer Mischung umfasst, die aus 100 Gew.-Teilen EVA (Ethylen-Vinylacetat-Copolymer) -Harz (mit einem Vinylacetatgehalt von 33 Gew.-%), 3,0 Gew.-Teilen Vernetzungsmittel, 0,3 Gew.-Teilen UV-Absorptionsmittel, 0,1 Gew.-Teile Lichtstabilisierungsmittel, 0,2 Gew.-Teile Antioxidationsmittel und 0,25 Gew.-Teile eines Silankupplungsmittels zusammengesetzt ist.
Der in dem Vorstehenden erhaltene gestapelte Körper wurde, wie nachstehend beschrieben wird, behandelt.
Das heißt, der gestapelte Körper wurde in der in 3 gezeigten Laminiervorrichtung mit Einzelvakuumkammer platziert, wobei der gestapelte Körper (welcher durch Bezugszeichen 306 in der Figur angegeben ist) auf den Montiertisch 301 derart positioniert, dass das Galvalum-Stahlblatt 806 des gestapelten Körpers mit der Oberfläche des Montiertisches 301 kontaktiert wurde, und ein Silikonkautschukblatt als das flexible Element 302 wurde über den ETFE-Film 803 des gestapelten Körpers auf den Montiertisch 301, wie in 3 gezeigt, überlagert. Danach wurde der Raum, der den gestapelten Körper 306 enthielt, der darin durch den Montiertisch 301 und das Silikonkautschukblatt 302 eingeschlossen war, auf ein vorbestimmtes Vakuum durch Inbetriebnehmen der Vakuumpumpe (nicht in der Figur gezeigt) durch die Öffnungen des Abgassystems 304 evakuiert, wobei das flexible Stahlblatt 302 (das Silikonkautschukblatt) durchgebogen wurde, um den gestapelten Körper 306 zu komprimieren. Danach wurde, während dieses Evakuierungsverfahren fortgesetzt wurde, der Raum unter reduzierender Druckbedingung mit einem Vakuumgrad von 5 Torr für 5 Minuten evakuiert, um hierdurch den gestapelten Körper zu vakuumieren, und danach wurde der so vakuumbehandelte gestapelte Körper unter dieser reduzierten Druckbedingung mit dem Vakuumgrad von 5 Torr auf 150°C mittels der elektrischen Heizvorrichtung 303 erhitzt und für 30 Minuten bei dieser Temperatur beibehalten, wodurch die EVA-Blätter des gestapelten Körpers 306 wärmegeschmolzen wurden, während diese vernetzt wurden. Danach wurde die elektrische Heizvorrichtung 303 abgeschaltet, Luft aus einem Ventilator (nicht in der Figur gezeigt) wurde zugeführt, um den gestapelten Körper auf eine Temperatur von ungefähr 40°C abzukühlen, und die Evakuierungsverfahren wurden beendet. Der so behandelte gestapelte Körper wurde aus der Laminiervorrichtung entnommen. Hierdurch wurde ein Solarzellenmodul erhalten.
In dem Vorstehenden wurden die Stromausstoßanschlüsse 606a und 606b zuvor zu der Rückseite der Solarzelle erstreckt, so dass diese mit der Außenseite durch Verdrahtungslöcher, die zuvor an dem Galvalum-Stahlblatt des gestapelten Körpers nach Vervollständigung der Laminierbehandlung bereitgestellt wurden, verdrahtet werden konnten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen erhalten.
In dem folgenden wird auf den vorstehenden Schritt zur Vakuumierung des gestapelten Körpers als erster Behandlungsschritt Bezug genommen, und auf den vorstehenden Schritt zum Unterziehen des vakuumbehandelten Körpers einer Wärmebehandlung unter der reduzierten Druckbedingung wird als zweiter Behandlungsschritt Bezug genommen werden.
Bewertung
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung im Hinblick auf Restluftbläschen, Haltbarkeit gegen Änderungen der Umwelttemperatur, und Haltbarkeit gegen Änderungen der Umwelttemperatur und Feuchtigkeit durchgeführt.
Die erhaltenen bewerteten Ergebnisse werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade in den ersten und zweiten Behandlungsschritten, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks in Beispiel 1 gezeigt.
Die Bewertung von jedem der vorstehenden Bewertungsgegenstände wurde auf die folgende Weise durchgeführt.
(1) Bewertung der Restluftbläschen
Die Anzahl von Luftbläschen, die in dem Versiegelungsmaterial des Solarzellmoduls verblieb, wurde optisch untersucht. Die Anzahl an Luftbläschen, die in dem Versiegelungsmaterial gefunden wurde, wird in Tabelle 1 gezeigt.
(2) Bewertung der Haltbarkeit gegen Änderungen der Umwelttemperatur
Das Solarzellenmodul wurde einer alternierenden Wiederholung eines Zyklus des Aussetzens gegenüber einer Atmosphäre mit –40°C für eine Stunde und eines Zyklus des Aussetzens einer Atmosphäre mit 90°C für eine Stunde 50mal unterzogen, und danach wurde dessen äußere Erscheinung beobachtet. Das beobachtete Ergebnis wird in Tabelle 1 gezeigt. Das beobachtete Ergebnis, das durch ein Zeichen ± in Tabelle 1 gezeigt wird, gibt einen Fall an, wo keine Änderung der äußeren Erscheinung beobachtet wurde. Bezüglich des Falls mit einer Änderung der äußeren Erscheinung werden Kommentierungen in Tabelle 1 angegeben.
(3) Bewertung der Haltbarkeit gegen Änderungen der Umwelttemperatur und Feuchtigkeit
Das Solarzellenmodul wurde einer alternierenden Wiederholung eines Zyklus des Aussetzens gegenüber einer Atmosphäre mit –40°C für eine Stunde und eines Zyklus des Aussetzens gegenüber einer Atmosphäre mit 80°C/85 Raumfeuchtigkeit für 4 Stunden 50mal unterzogen, und danach wurde dessen äußere Erscheinung beobachtet. Das beobachtete Ergebnis wird in Tabelle 1 gezeigt. Das beobachtete Ergebnis, das durch ein Zeichen ± in Tabelle 1 gezeigt wird, gibt einen Fall an, wo keine Änderung der äußeren Erscheinung beobachtet wurde. Bezüglich eines Falls mit einer Änderung der äußeren Erscheinung werden in Tabelle 1 Kommentierungen angegeben.
Beispiel 2
Die Verfahren von Beispiel 1 wurden wiederholt, bis darauf, dass die Herstellung des gestapelten Körpers, eine erhöhte Anzahl an a-Si-Solarzellen in Serienverbindung eingebaut wurden, um einen Zellblock mit einer äußeren Größe von 600 mm × 1200 zu erhalten, und unter Verwendung dieses Zellblocks wurde ein gestapelter Körper mit einer größeren Größe als derjenige des gestapelten Körpers im Beispiel 1 wurde erhalten und, dass die 5-Minuten-Dauer des ersten Behandlungsschrittes (d. h. der Schritt des Vakuumierens des gestapelten Körpers bei einem Vakuumgrad von 5 Torr) vor dem Start des zweiten Behandlungsschrittes (d. h. des Schrittes des Unterziehens des vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Hitzebehandlung) in Beispiel 1 auf 10 Minuten geändert wurde, da angenommen wurde, dass der gestapelte Körper mit einer derart größeren Größe eine Zunahme der Lücken besaß, die darin vorhanden sind und daher einen größeren Entgasungswiderstand besitzt als derjenige des gestapelten Körpers in Beispiel 1, um hierdurch ein Solarzellenmodul zu erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die bewerteten Ergebnisse, die erhalten wurden, werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade in den ersten und zweiten Behandlungsschritten, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks in Beispiel 2 gezeigt.
Beispiel 3
Es wurden eine Vielzahl von Zellblöcken hergestellt, die jeweils eine Vielzahl von a-Si-Solarzellen umfassen, die in Serienverbindung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 eingebaut wurden.
Unter Verwendung von jedem der Zellblöcke, die vorstehend erhalten wurden, wurden eine Vielzahl von Solarzellmodulen hergestellt, die jeweils einen gestapelten Körper mit dem in 9 gezeigten Aufbau auf die folgende Weise umfassten.
Das heißt, es wurde ein gestapelter Körper 800 hergestellt, der eine Glasplatte 903/ein nicht gewebtes Glasfaserelement 804/ein EVA-Blatt 802/ein nicht gewebtes Glasfaserelement 804/ein EVA-Blatt 802/ein nicht gewebtes Glasfaserelement 804/einen Zellblock 801 (d. h. der in dem Vorstehenden erhaltene Zellblock)/ein nicht gewebtes Glasfaserelement 804/ein EVA-Blatt 802/einen Tedlar-Film 905 umfasste.
Insbesondere wurden auf der Lichteinfallseite des Zellblocks 801, der in dem Vorstehenden erhalten wurde, ein nicht gewebtes Glasfaserelement 804 laminiert, das ein CRANE GLASS 230 (Handelsname, hergestellt von Crane Company), ein EVA-Blatt 802 von 800 μm Dicke, das ein PHOTOCAP A9918 (Handelsname, hergestellt von Springborn Laboratories Company), ein nicht gewebtes Glasfaserelement 804, das ein CRANE GLASS 230 (Handelsname, hergestellt von Crane Company) umfasste, ein EVA-Blatt 802 mit einer Dicke von 800 μm, das ein PHOTOCAP A9918 (Handelsname, hergestellt von Springborn Laboratories Company) umfasste, ein nicht gewebtes Glasfaserelement 804, das ein CRANE GLASS 230 (Handelsname, hergestellt von Crane Company) umfasste, und eine weiße getemperte Glasplatte 903 mit einer Dicke von 3,2 mm, die ein SOLATEX (Handelsname, hergestellt von AFG Company) umfasste, in der genannten Reihenfolge laminiert. Hierdurch wurde ein gestapelter Körper 800 erhalten.
Der erhaltene gestapelte Körper wurde in dem Vorstehenden, wie nachstehend beschrieben, behandelt.
Das heißt, der gestapelte Körper wurde in der Laminiervorrichtung mit Einzelvakuumkammer, wie in 3 gezeigt wird, platziert, wobei der gestapelte Körper (welcher durch Bezugszeichen 306 in der Figur angegeben wird) auf dem Montiertisch 301 positioniert wurde, so dass die Glasplatte 903 des gestapelten Körpers mit der Oberfläche des Montiertisches 301 kontaktiert wurde, und ein Silikonkautschukblatt als das flexible Element 302 über den Tedlar-Film 905 des gestapelten Körpers auf dem Montiertisch 301, wie in 3 gezeigt wird, überlagert wurde. Danach wurde der gestapelte Körper behandelt, indem die Behandlungsverfahren in Beispiel 1 unter Verwendung der in 3 gezeigten Laminiervorrichtung wiederholt wurden.
Hierdurch wurde ein Solarzellenmodul erhalten.
In dem Vorstehenden wurden die Stromausstoßanschlüsse 606a und 606b zuvor zur Rückseite der Solarzelle erstreckt, so dass sie zur Außenseite durch Verdrahtungslöcher verdrahtet werden konnten, die zuvor an dem Tedlar-Film des gestapelten Körpers nach der Vervollständigung der Laminierbehandlung bereitgestellt wurden.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen erhalten.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die erhaltenen bewerteten Ergebnisse werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade der ersten und zweiten Behandlungsschritte, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks in Beispiel 3 gezeigt.
Beispiel 4
Es wurde eine Vielzahl von Solarzellenmodulen auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass er gestapelte Körper, wie nachstehend beschrieben, behandelt wurde.
Da heißt, der gestapelte Körper wurde in die Laminiervorrichtung mit Doppelvakuumkammer, wie in 2 gezeigt wird, eingeführt, wobei der gestapelte Körper (welcher durch Bezugszeichen 209 angegeben ist) auf dem Montiertisch 204 der unteren Kammer 201 derart positioniert wurde, dass das Galvalum-Stahlelement 806 des gestapelten Körpers mit der Oberfläche des Montiertisches 204, wie in 2 gezeigt, kontaktiert wurde. Dann wurde die Innenseite von jeder der oberen Kammern 202 und der unteren Kammer 201 evakuiert, indem die Vakuumpumpe (nicht in der Figur gezeigt) bei einem Vakuumgrad von 5 Torr für 5 Minuten in Betrieb gesetzt wurde, gefolgt von Energiezuführen der elektrischen Heizvorrichtung 205 des Montiertisches 204, um den gestapelten Körper auf 100°C zu erhitzen. Und die Innenseite der oberen Vakuumkammer 202 wurde auf einen atmosphärischen Druck zurückgeführt, während die Evakuierung der unteren Kammer 201 bei dem vorstehenden Vakuumgrad von 5 Torr fortgesetzt wurde, wobei das flexible Element 203 (das ein Silikonkautschukblatt umfasste) durchgebogen wurde, um den gestapelten Körper zu komprimieren, und der gestapelte Körper 209 wurde mittels der elektrischen Heizvorrichtung 205 unter der Bedingung mit einem Vakuumgrad von 2 Torr auf 150°C erhitzt und 30 Minuten bei dieser Temperatur gehalten, wodurch ein Wärmeschmelzen der EVA-Blätter des gestapelten Körpers 209 bewirkt wurde, während diese vernetzt wurden. Danach wurde die elektrische Heizvorrichtung abgeschaltet, der gestapelte Körper wurde auf eine Temperatur von ungefähr 40°C abgekühlt, indem ein Kühlwasser innerhalb des Montiertisches (dieser wird in der Figur nicht gezeigt) zirkuliert wurde, und die Evakuierungsverfahren beendet wurden. Der so behandelte gestapelte Körper wurde aus der Laminiervorrichtung entnommen. Hierdurch wurde ein Solarzellmodul erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen erhalten.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die erhaltenen bewerteten Ergebnisse werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade in den ersten und zweiten Behandlungsschritten, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks in Beispiel 4 gezeigt.
Beispiel 5
Die Verfahren von Beispiel 1 wurden wiederholt, bis darauf, dass bei der Herstellung des gestapelten Körpers kein nicht gewebtes Glasfaserelement verwendet wurde und, dass die 5 Minuten-Dauer des ersten Behandlungsschrittes (d. h. der Schritt des Vakuumierens des gestapelten Körpers bei einem Vakuumgrad von 5 Torr) vor dem Beginn des zweiten Behandlungsschrittes (d. h. dem Schritt des Unterziehens des vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Wärmebehandlung) in Beispiel 1 auf 40 Minuten aus dem Grund geändert wurde, dass der Entlüftungshilfseffekt der nicht gewebten Glasfaserelemente für die Lücken, die in dem gestapelten Körper vorhanden sind, nicht erwartet werden konnte, da kein nicht gewebtes Glasfaserelement verwendet wurde, um hierdurch ein Solarzellenmodul zu erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die erhaltenen bewerteten Ergebnisse werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade in den ersten und zweiten Behandlungsschritten, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks im Beispiel 5 gezeigt.
Beispiel 6
Die Verfahren von Beispiel 1 wurden wiederholt, bis darauf, dass die 5 Minuten-Dauer des ersten Behandlungsschrittes (d. h. des Schrittes des Vakuumierens des gestapelten Körpers bei einem Vakuumgrad von 5 Torr) vor dem Beginn des zweiten Behandlungsschrittes (d. h. der Schritt des Unterziehens des vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Wärmebehandlung) in Beispiel 1 auf 50 Minuten geändert wurde, um hierdurch ein Solarzellenmodul zu erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die erhaltenen bewerteten Ergebnisse werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade der ersten und zweiten Behandlungsschritte, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks in Beispiel 6 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Die Verfahren von Beispiel 1 wurden wiederholt, bis darauf, dass die 5 Minuten-Dauer des ersten Behandlungsschrittes (d. h. des Schrittes des Vakuumierens des gestapelten Körpers bei dem Vakuumgrad von 5 Torr) vor dem Start des zweiten Behandlungsschrittes (d. h. dem Schritt des Unterziehens des vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Wärmebehandlung) in Beispiel 1 auf 3 Minuten geändert wurde, um hierdurch ein Solarzellenmodul zu erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die erhaltenen bewerteten Ergebnisse werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade in den ersten und zweiten Behandlungsschritten, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks im Vergleichsbeispiel 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Die Verfahren von Beispiel 1 wurden wiederholt, bis darauf, dass der Vakuumgrad von 5 Torr in nicht nur dem ersten Behandlungsschritt (d. h. dem Schritt des Vakuumierens des gestapelten Körpers) vor dem Beginn des zweiten Behandlungsschrittes (d. h. dem Schritt des Unterziehens des vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Wärmebehandlung) sondern auch der zweite Behandlungsschritt in Beispiel 1 auf 10 Torr geändert wurde, um hierdurch ein Solarzellenmodul zu erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die bewerteten Ergebnisse werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade der ersten und zweiten Behandlungsschritte, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks in Vergleichsbeispiel 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Die Verfahren von Beispiel 2 wurden wiederholt, bis darauf, dass die 5 Minuten-Dauer des ersten Behandlungsschrittes (d. h. der Schritt des Vakuumierens des gestapelten Körpers bei dem Vakuumgrad von 5 Torr) vor dem Beginn des zweiten Behandlungsschrittes (d. h. der Schritt des Unterziehens des vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Wärmebehandlung) in Beispiel 2 auf 3 Minuten geändert wurde, um hierdurch ein Solarzellenmodul zu erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die erhaltenen bewerteten Ergebnisse werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden die Vakuumgrade in den ersten und zweiten Behandlungsschritten, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks im Vergleichsbeispiel 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
Die Verfahren von Beispiel 3 wurden wiederholt, bis darauf, dass die 5 Minuten-Dauer des ersten Behandlungsschrittes (d. h. der Schritt des Vakuumierens des gestapelten Körpers bei dem Vakuumgrad von 5 Torr) vor dem Beginn des zweiten Behandlungsschrittes (d. h. der Schritt des Unterziehens des vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Wärmebehandlung) im Beispiel 3 auf 3 Minuten geändert wurde, um hierdurch ein Solarzellenmodul zu erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die bewerteten Ergebnisse, die erhalten wurden, werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade der ersten und zweiten Behandlungsschritte, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks in Vergleichsbeispiel 4 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 5
Die Verfahren von Beispiel 3 wurden wiederholt, bis darauf, dass der Vakuumgrad von 5 Torr in nicht nur dem ersten Behandlungsschritt (d. h. im Schritt des Vakuumierens des gestapelten Körpers) vor dem Beginn des zweiten Behandlungsschrittes (d. h. dem Schritt des Unterziehens des vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Wärmebehandlung) sondern auch der zweite Behandlungsschritt im Beispiel 3 auf 10 Torr geändert wurde, um hierdurch ein Solarzellenmodul zu erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die bewerteten Ergebnisse, die erhalten wurden, werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden die Vakuumgrade in den ersten und zweiten Behandlungsschritten, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks in Vergleichsbeispiel 5 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 6
Die Verfahren von Beispiel 4 wurden wiederholt, bis darauf, dass der Vakuumgrad der Innenseite von jeder der oberen Kammer 202 und unteren Kammer 201 bis der Druck der Innenseite der oberen Kammer 202 auf atmosphärischen Druck zurückkehrte, auf 15 Torr eingestellt wurde und, dass der Vakuumgrad der Innenseite der unteren Kammer 201, nachdem die Innenseite der oberen Kammer 202 zurück auf atmosphärischen Druck gebracht wurde, auf 10 Torr eingestellt wurde, um hierdurch ein Solarzellenmodul zu erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die erhaltenen bewerteten Ergebnisse werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade in den ersten und zweiten Behandlungsschritten, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks in Vergleichsbeispiel 6 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 7
Die Verfahren von Beispiel 5 wurden wiederholt, bis darauf, dass die 40 Minuten-Dauer des ersten Behandlungsschrittes (d. h. der Schritt des Vakuumierens des gestapelten Körpers bei dem Vakuumgrad von 5 Torr) vor dem Beginn des zweiten Behandlungsschrittes (d. h. dem Schritt des Unterziehens des vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Wärmebehandlung) in Beispiel 5 auf 3 Minuten geändert wurde, um hierdurch ein Solarzellenmodul zu erhalten.
Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Solarzellenmodulen hergestellt.
Unter Verwendung der resultierenden Solarzellenmodule wurde eine Bewertung auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die erhaltenen bewerteten Ergebnisse werden gesammelt in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1 werden auch die Vakuumgrade in den ersten und zweiten Behandlungsschritten, die Zeitdauer, während welcher der erste Behandlungsschritt durchgeführt wurde, und die äußere Größe des Zellblocks in Vergleichsbeispiel 7 gezeigt.
Basierend auf den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen lassen sich die folgenden Tatsachen ableiten. Das heißt, jedes der in den vorstehenden Beispielen erhaltenen Solarzellenmodule ist absolut frei von restlichen Luftbläschen und besitzt eine herausragende äußere Erscheinung.
Außerdem lässt sich ersehen, dass jedes der Solarzellenmodule, das in den vorstehenden Beispielen erlauten wurde, bei der Bewertung von jedem Bewertungsgegenstand der Haltbarkeit gegenüber Änderungen der Umwelttemperatur (des Temperaturzyklustests) und der Haltbarkeit gegenüber Änderungen der Umwelttemperatur und -feuchtigkeit (dem Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest) ausreichend ist.
Andererseits wird verstanden, dass jedes der Solarzellmodule, das in den vorstehenden Vergleichsbeispielen erhalten wurde, wobei der Vakuumgrad in dem ersten Behandlungsschritt (d. h. der Schritt des Vakuumierens des gestapelten Körpers) und des zweiten Behandlungsschrittes (d. h. der Schritt des Unterziehens des vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Wärmebehandlung) eingestellt wurde, um jenseits von 5 Torr zu sein, eine Anzahl von Restluftbläschen darin besitzt.
Ferner lässt sich für den Fall, wo die Dauer des ersten Behandlungsschrittes (d. h. der Schritt des Vakuumierens des gestapelten Körpers) weniger als 5 Minuten beträgt, ableiten, dass Mikrodelaminationen von einigen Millimetern im Durchmesser an der Grenzfläche zwischen dem Film und dem Versiegelungsmaterial in dem Temperaturzyklustest und in dem Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest auftraten.
In dem Fall des vorstehenden Beispiels 6, wobei die Dauer des ersten Behandlungsschrittes (d. h. des Schrittes des Vakuumierens des gestapelten Körpers) auf 50 Minuten eingestellt wurde, lässt sich ableiten, dass das Solarzellenmodul, das erhalten wurde, in Bezug auf Restluftbläschen und Zuverlässigkeit nicht problematisch ist. Aber es scheint, dass das Solarzellen-Herstellungsverfahren von Beispiel 6 nicht immer in Bezug auf die Produktivität zufriedenstellend ist.
Nun ist es für ein Solarzellenmodul notwendig, dass es keine Luftbläschen darin besitzt und eine herausragende äußere Erscheinung besitzt, um dessen lange Verwendungszuverlässigkeit draußen sicherzustellen. Es kann gesagt werden, dass jedes der Solarzellenmodule, das in den vorstehenden Beispielen erhalten wurden, diese Bedingungen erfüllt.
Wie aus den vorstehenden Ergebnissen offensichtlich ist, werden erfindungsgemäß derartige verschiedene Vorteile gewährleistet, wie nachstehend beschrieben wird.

(1) Indem ein gestapelter Körper als ein Solarzellenmodul einer Vakuumkompressionsbehandlung unterzogen wird, wird der gestapelte Körper von restlichen Luftbläschen darin frei. Insbesondere wird, indem der gestapelte Körper ausreichend vakuumiert wird, die in den Lücken des gestapelten Körpers vorhandene Luft ausreichend nach draußen freigesetzt, um zu verhindern, dass der gestapelte Körper an der Erzeugung eines Luftbläschens darin leidet.
(2) Es ist möglich, eine Halbleitervorrichtung, wie etwa ein Solarzellenmodul herzustellen, welches frei von der Erzeugung einer Separierung zwischen dem Oberflächenmaterial und dem Versiegelungsharz in Zuverlässigkeitstests, wie etwa Temperaturzyklustest, Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest und dergleichen ist. Insbesondere, da der Vakuumgrad des Raums, der einen gestapelten Körper als die Halbleitervorrichtung enthält, darin auf 5 Torr oder weniger eingestellt wird, wenn das versiegelnde Harz des gestapelten Körpers mittels eines organischen Peroxids vernetzt wird, werden das Auftreten einer kovalenten Bindung zwischen dem Oberflächenmaterial und dem versiegelnden Harz und das Vernetzen des versiegelnden Harzes selbst nicht durch Sauerstoff gehindert. Hierdurch wird eine Verbesserung der Adhäsion zwischen dem Oberflächenmaterial und dem versiegelnden Harz erreicht, um die Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit verbesserter Zuverlässigkeit zu ermöglichen.
(3) Indem ein nicht gewebtes Glasfaserelement oder/und ein nicht gewebtes organisches Harzfaserelement in einen gestapelten Körper als eine Halbleitervorrichtung, wie etwa eine Solarzelle, eingefügt wird, kann ein bemerkenswert verbesserter Vakuumkompressionsbehandlungseffekt für den gestapelten Körper erreicht werden. Das heißt, diese nicht gewebten Faserelemente, die in dem gestapelten Körper angeordnet sind, tragen zur Freisetzung der Luft, die in dem gestapelten Körper vorhanden ist, bei der Vakuumkompressionsbehandlung bei, und deswegen wird der gestapelte Körper, der der Vakuumkompressionsbehandlung unterzogen wurde, derart, dass die Zahl der darin verbliebenen Luftbläschen im Wesentlichen 0 beträgt.
(4) Indem EVA (Ethylen-Vinylacetat-Copolymer) wenigstens als das Versiegelungsharz zwischen dem Halbleiterelement (oder dem fotovoltaischen Element) und dem Oberflächenmaterial verwendet wird, werden diejenigen Effekte, die zuvor beschrieben wurden, gewährleistet, ohne den Aufbau des herkömmlichen Beschichtungsmaterials erheblich zu ändern.
(5) Indem EVA vernetzt wird, das als das Versiegelungsharz mit einem organischen Peroxid verwendet wird, wird das Versiegelungsharz einen verbesserten Wärmewiderstand aufweisen. Das heißt, es werden keine Probleme entstehen, wie etwa, dass das versiegelnde Harz unter der Verwendungsbedingung mit einer hohen Temperatur aufgeweicht wird, um eine Separierung an dem Oberflächenmaterial und dem aufgeweichten Versiegelungsharz zu verursachen, das zur Außenseite strömt. Zudem wird das Vernetzen des versiegelnden Harzes nicht durch Sauerstoff gehindert, und deswegen wird die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung (des Solarzellenmoduls) bemerkenswert aus den in dem vorstehenden Punkt (2) beschriebenen Gründen erheblich verbessert.
(6) Indem das vorstehende Einzelvakuumkammersystem zum Unterstützen eines gestapelten Körpers als eine Halbleitervorrichtung, wie etwa ein Solarzellenmodul, zwischen dem Montiertisch und dem flexiblen Element (das ein Silikonkautschukelement umfasst) verwendet wird und der Raum zwischen dem Montiertisch und dem flexiblen Element vakuumiert wird, um den gestapelten Körper durch das flexible Element zu komprimieren, werden Vorteile bereitgestellt, so dass die Struktur der Laminiervorrichtung, die bei der Laminierung bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung verwendet wird, wie etwa eines Solarzellenmoduls, vereinfacht werden kann und die Gerätekosten in erwünschter Weise verringert werden können. Diese Situation macht es entbehrlich, große Investitionen in Ausrüstung für die Massenherstellung einer Halbleitervorrichtung, wie etwa eines Solarzellmoduls, zu stecken. Ferner können verschiedene Laminiervorrichtungen optional verwendet werden. Zudem sind die Vorteile der vorliegenden Erfindung, wenn das Einzelvakuumkammersystem verwendet wird, wesentlich. Das heißt, in dem Fall des herkömmlichen Einzelkammersystems, wenn die Kompressionsbehandlung eines gestapelten Körpers als eine Halbleitervorrichtung, wie etwa eines Solarzellenmoduls, gleichzeitig durchgeführt wird, wenn der gestapelte Körper vakuumiert wird, treten dort Probleme auf, dass die Lücken in dem gestapelten Körper bemerkenswert schmaler werden, im Vergleich mit dem Fall der Verwendung des herkömmlichen Doppelvakuumkammersystems und daher wird der gestapelte Körper derart, dass er einen großen Entlüftungswiderstand besitzt, und deswegen ist es sehr wahrscheinlich, dass Restluftbläschen nach der Vakuum-Kompressionsbehandlung auftreten. Jedoch verbessert die vorliegende Erfindung diese Situation bemerkenswert.
(7) Indem ein fluorhaltiger Polymerfilm als das transparente Oberflächenmaterial verwendet wird, kann ein Oberflächenbeschichtungsmaterial mit einer herausragenden Wetterfestigkeit für eine Halbleitervorrichtung, wie etwa ein Solarzellenmodul, erreicht werden. Insbesondere die Verwendung eines Versiegelungsharzes und des fluorhaltigen Polymers in Kombination stellt eine herausragende Wetterfestigkeit bereit.
(8) Indem ein Film verwendet wird, der aus ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen-Cpolymer) als der fluorhaltige Polymerfilm verwendet wird, kann ein Oberflächenbeschichtungsmaterial erreicht werden, das eine herausragende Wetterfestigkeit, Transparenz und physikalische Festigkeit für eine Halbleitervorrichtung, wie etwa ein Solarzellenmodul, besitzt.
(9) Indem der fluorhaltige Polymerfilm hergestellt wird, um eine coronaentladene Oberfläche zu besitzen, die mit dem Versiegelungsharz kontaktiert wird, kann eine Verbesserung der Adhäsion zwischen dem Versiegelungsharz und dem fluorhaltigen Polymerfilm erreicht werden.

Nun muss nicht besonders betont werden, dass das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie etwa einer Solarzelle, in der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehenden Beispiele begrenzt ist. Diese Beispiele können optional innerhalb des Bereichs, der das Prinzip der vorliegenden Erfindung nicht hindert, modifiziert werden. Das Halbleiterelement, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann neben fotovoltaischen Elementen andere fotoelektrische Umwandlungselemente, wie etwa Fotodetektoren und Licht emittierende Elemente, enthalten.
Im Übrigen umfasst, wie aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung einschließlich des Solarzellenmoduls in der vorliegenden Erfindung die Schritte des Bereitstellens eines gestapelten Körpers, der ein Halbleiterelement (wie etwa ein fotovoltaisches Element oder dergleichen) und ein Versiegelungsharz umfasst, welche zwischen einem Oberflächenschutzelement und einem rückwärtigen Flächenschutzelement eingefügt sind, Vakuumieren des gestapelten Körpers bei einem Vakuumgrad von 5 Torr oder weniger für 5 bis 40 Minuten, Unterziehen des so vakuumbehandelten gestapelten Körpers einer Thermokompressionsbindung unter der Bedingung mit einem Vakuumgrad von 5 Torr oder weniger und Abkühlen des gestapelten Körpers, das der Thermokompressionsbindung unterzogen wurde, um Kontaktbinden zu verwirklichen. Gemäß diesem Verfahren wird der gestapelte Körper ausreichend vakuumiert, um die Luft, die in den Lücken des gestapelten Körpers vorhanden ist, freizusetzen, wodurch effektiv verhindert wird, dass in dem gestapelten Körper Luftbläschen darin auftreten. Und in dem Fall, wo das Versiegelungsharz mittels eines organischen Peroxids vernetzt wird, werden das Auftreten der kovalenten Bindung zwischen dem Oberflächenschutzelement und dem Versiegelungsharz und das Vernetzen des Versiegelungsharzes selbst nicht durch Sauerstoff gehindert. Daher kann eine ausreichende Adhäsion zwischen dem Oberflächenschutzelement und dem Versiegelungsharz erreicht werden. Zudem wird sogar unter Verwendungsbedingungen mit einer hohen Temperatur das Versiegelungsharz kaum aufgeweicht und daher schritt eine Separierung kaum an der Grenzfläche zwischen dem Oberflächenschutzelement und dem Versiegelungsharz auf. Somit ist die Halbleitervorrichtung hoch zuverlässig.

Claims

Verfahren für die Herstellung einer Halbleitervorrichtung durch Thermokompressionsbinden eines Laminats mit einem Halbleiterelement, (101, 401, 501) und einem versiegelndem Harz (102, 403, 502), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinharzen, Butyralharzen, Urethanharzen, Silikonharzen und Flurharzen, welche zwischen einem Vorderseitenschutzelement (103, 404, 503) und einem Rückseitenschutzelement (104, 405, 505) eingefügt sind, während des Ausströmens, wobei das Verfahren die Schritte umfasst von: (i) Überlagern eines flexiblen Elements (202, 302, 702) auf das Laminat, um so das Laminat einzuschließen, und Unterziehen des Laminats mit einer Vakuumbehandlung bei einem reduzierten Druck von 6,67 hPa (5 Torr), oder weniger, und Halten des Laminats unter dem reduzierten Drucks für 5 bis 40 Minuten ohne Erwärmen des Laminats; (ii) Thermokompressionsbinden des vakuumbehandelten Laminats bei einem reduzierten Druck von 6,67 hPa (5 Torr), oder weniger, während das vakuumbehandelte Laminat auf eine Temperatur erwärmt wird, bei welcher das versiegelnde Harz des Laminats quervernetzt wird; und (iii) Kühlen des thermokomprimierten Laminats, um das Laminat unter Kontakt zu binden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Thermokompressionsbinden des Laminats die Schritte von Abstützen des Laminats zwischen einem Halterungstisch (301, 701) und einem flexiblen Element (302, 702), und Evakuieren des Raums zwischen dem Halterungstisch (301, 701) und dem flexiblen Element (302, 702) einschließt, um das Laminat zu komprimieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Laminat eine nichtgewebte Glasfaser, eine nichtgewebte organische Harzfaser oder diese beiden Fasern darin eingefügt hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das versiegelnde Harz (502) zwischen dem Halbleiterelement und den Vorderseitenschutzelement (103, 404, 503) angeordnet wird, und das versiegelnde Harz (502) ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ethylen-Vinylacetat-Copolymer durch ein organisches Peroxid quervernetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vorderseitenschutzelement (103, 404, 503) einen transparenten Film bestehend aus einem fluorhaltigen Polymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das fluorhaltige Polymer ein Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der transparente fluorhaltige Polymerfilm eine Corona entladende Oberfläche in Kontakt mit dem versiegelnden Harz (102) hat.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das flexible Element (302, 702) ein flexibles Blatt ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das flexible Blatt ein Silikongummiblatt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Thermokompressionsbinden des Laminats unter Verwendung eines flexiblen Elements durchgeführt wird, welches größer als das Laminat ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Evakuieren nur zwischen dem Halterungstisch (301, 701) und dem flexiblen Element (302, 702) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Evakuieren nur in dem durch das flexible Element (302, 702) auf der Halterungstischseite (301, 701) vorgesehenen Raum durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Evakuieren auf beiden Seiten des flexiblen Elements (302, 702) durchgeführt wird, und das Thermokompressionsbinden des Laminats schließt einen Schritt der Erhöhung des Drucks auf der Seite des flexiblen Elements (302, 702) ein, welches gegenüber dem Halterungstisch (301, 701) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Halbleiterelement ein photoelektrisches Umwandlungselement ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Halbleiterelement ein photovoltaisches Element ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Halbleiterelement ein Lichtdetektor für ein lichtemittierendes Element ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Halbleitervorrichtung ein Solarzellenmodul ist.