JP2010098065A - Integrated light power generation element and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、集積型光発電素子等に関し、より詳しくは、化合物半導体を用いる集積型光発電素子等に関する。 The present invention relates to an integrated photovoltaic device, and more particularly to an integrated photovoltaic device using a compound semiconductor.
従来、CIS系等の化合物半導体が用いられる薄膜太陽電池を太陽電池モジュールとして所定の電圧を得る場合、基板、裏面電極層、光吸収層、透明電極層の順序で積層した薄膜を個々の単位セルに分割し、これを複数個直列に接続した集積型光発電素子を形成している。このような集積型光発電素子の製法としては、例えば、特許文献1に、裏面電極層を分割するパターニングP1と、光吸収層又はこれとバッファー層を分割するパターニングP2と、窓層乃至光吸収を分割するパターニングP3とからなり、P2及びP3は、各構成薄膜層を金属針で機械的に除去して溝を形成する際、光吸収層形成工程で裏面電極層の表面に副次的にカルコゲン元素との反応で生成した極薄膜層を固体潤滑剤として用いる製造方法が記載されている。 Conventionally, when a thin film solar cell using a compound semiconductor such as a CIS system is used as a solar cell module to obtain a predetermined voltage, a thin film in which a substrate, a back electrode layer, a light absorption layer, and a transparent electrode layer are laminated in order is used for each unit cell. An integrated photovoltaic device is formed in which a plurality of these are connected in series. As a method for manufacturing such an integrated photovoltaic device, for example, Patent Document 1 discloses patterning P1 for dividing the back electrode layer, patterning P2 for dividing the light absorption layer or the buffer layer, and a window layer or light absorption. P2 and P3 are formed on the surface of the back electrode layer in the light absorption layer forming step when mechanically removing each constituent thin film layer with a metal needle to form a groove. A manufacturing method is described in which an ultrathin film layer produced by reaction with a chalcogen element is used as a solid lubricant.
ところで、例えばCIS薄膜系太陽電池は、通常、以下の手順により製造される。
図3は、従来のCIS薄膜系太陽電池の製造工程を説明する図である。初めに、絶縁性の基板1上にパターニングにより短冊状の裏面電極層2を形成した後(図3(a))、スパッタリング法等により発電層3を形成し(図3(b))、続いて、メカニカルパターン法により発電層3の一部をストライプ状に除去し(図3(c))、その後、透明電極層4を形成し(図3(d))、最後に、透明電極層4を短冊状に分割する(図3(e))。
By the way, for example, a CIS thin film solar cell is usually manufactured by the following procedure.
FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process of a conventional CIS thin film solar cell. First, a strip-shaped
しかし、上述したような集積型構造の太陽電池モジュールの製造工程では、裏面電極層と発電層と透明電極層とを、別々のパターニング工程により形成する必要がある。このため、成膜された発電層等の表面が大気中に曝露されることによる界面の酸化や埃の付着等が生じ、太陽電池の性能を低下させるという問題がある。また、メカニカルパターニング工程は長時間を要し、製造コストを増大させる。 However, in the manufacturing process of the solar cell module having the integrated structure as described above, it is necessary to form the back electrode layer, the power generation layer, and the transparent electrode layer by separate patterning processes. For this reason, there is a problem in that the surface of the power generation layer or the like that has been formed is exposed to the atmosphere, causing interface oxidation, dust adhesion, and the like, thereby reducing the performance of the solar cell. In addition, the mechanical patterning process requires a long time and increases the manufacturing cost.
本発明の目的は、成膜された発電層が大気中に曝露されることを原因とする性能低下の問題を解決した集積型光発電素子及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an integrated photovoltaic device that solves the problem of performance degradation caused by exposure of a deposited power generation layer to the atmosphere and a method for manufacturing the integrated photovoltaic device.
かくして本発明によれば、共通の基板上に設けられた複数のセルを有する集積型光発電素子であって、セルは、基板と、基板上に絶縁材料により間隔を設けて形成された絶縁部と、基板上に絶縁部により絶縁分離されるように形成された裏面電極層と、形成された裏面電極層上に化合物半導体を用いて形成され、隣接する他のセルと分割溝によって分割された発電層と、発電層上にそれぞれ形成された透明電極層と、を少なくとも備え、透明電極層の表面の一部と透明電極層及び発電層の片側の端部とをそれぞれ覆い、且つ隣接する他のセルの裏面電極層と透明電極層とを電気的に接続する導電部を備えることを特徴とする集積型光発電素子が提供される。 Thus, according to the present invention, there is provided an integrated photovoltaic device having a plurality of cells provided on a common substrate, the cells comprising the substrate and the insulating portion formed on the substrate with an interval by an insulating material. And a back electrode layer formed on the substrate so as to be insulated and separated by an insulating portion, and formed using a compound semiconductor on the formed back electrode layer, and separated from other adjacent cells by a dividing groove At least a power generation layer and a transparent electrode layer formed on the power generation layer, respectively covering a part of the surface of the transparent electrode layer and one end of the transparent electrode layer and the power generation layer, and adjacent to each other An integrated photovoltaic device comprising a conductive portion that electrically connects the back electrode layer of the cell and the transparent electrode layer is provided.
ここで、本発明が適用される集積型光発電素子において、発電層の化合物半導体は、カルコパイライト構造を有するCu−In−Se系半導体であることが好ましい。 Here, in the integrated photovoltaic device to which the present invention is applied, the compound semiconductor of the power generation layer is preferably a Cu—In—Se based semiconductor having a chalcopyrite structure.
次に、本発明によれば、複数のセルを有する集積型光発電素子の製造方法であって、基板上に間隔を設けて絶縁性材料を含む絶縁性ペーストを塗布し絶縁性材料からなる複数の絶縁部を形成する第1のペースト塗布工程と、複数の絶縁部が形成された基板上に絶縁部により絶縁分離されるように複数の裏面電極層を成膜する裏面電極層成膜工程と、成膜された裏面電極層上に発電層を成膜する発電層成膜工程と、成膜された発電層上に透明電極層を成膜する透明電極層成膜工程と、成膜された発電層と透明電極層との一部を除去し電気的に分割すると共に裏面電極層の一部を露出させるパターニング工程と、分割された透明電極層の表面の一部に導電性材料を含む導電性ペーストを塗布し、透明電極層の端部及び分割された発電層の端部を覆い、且つ隣接する他のセルの露出した裏面電極層の一部と透明電極層とを電気的に接続する導電部を形成する第2のペースト塗布工程と、を有することを特徴とする集積型光発電素子の製造方法が提供される。 Next, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing an integrated photovoltaic device having a plurality of cells, wherein a plurality of insulating materials are applied by applying an insulating paste containing an insulating material at intervals on a substrate. A first paste applying step for forming the insulating portion, and a back electrode layer forming step for forming a plurality of back electrode layers on the substrate on which the plurality of insulating portions are formed so as to be insulated and separated by the insulating portion; A power generation layer forming step for forming a power generation layer on the formed back electrode layer; a transparent electrode layer formation step for forming a transparent electrode layer on the formed power generation layer; A patterning process in which a part of the power generation layer and the transparent electrode layer is removed and electrically divided and a part of the back electrode layer is exposed, and a conductive material containing a conductive material in a part of the surface of the divided transparent electrode layer Apply an adhesive paste to cover the edge of the transparent electrode layer and the edge of the divided power generation layer. And a second paste application step for forming a conductive portion for electrically connecting a part of the exposed back electrode layer of another adjacent cell and the transparent electrode layer. A method for manufacturing a power generation element is provided.
ここで、本発明が適用される集積型光発電素子の製造方法において、裏面電極層と発電層と透明電極層とをスパッタリングにより成膜することが好ましい。
また、絶縁性ペーストは、ガラスペースト又はセラミックペーストであることが好ましい。
Here, in the method for manufacturing an integrated photovoltaic device to which the present invention is applied, it is preferable to form the back electrode layer, the power generation layer, and the transparent electrode layer by sputtering.
The insulating paste is preferably a glass paste or a ceramic paste.
本発明によれば、メカニカルパターニング工程により生じる性能低下の問題を解決した集積型光発電素子が得られる。
本発明によれば、化合物半導体を含む発電層が大気に暴露される機会が低減することにより、太陽電池の性能低下が防止される。
本発明によれば、メカニカルスクライブ工程を削減することにより量産性の低下を防ぐことができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the integrated photovoltaic device which solved the problem of the performance fall which arises by a mechanical patterning process is obtained.
According to the present invention, the opportunity for the power generation layer including the compound semiconductor to be exposed to the air is reduced, thereby preventing a decrease in the performance of the solar cell.
According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in mass productivity by reducing the mechanical scribe process.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary. Further, the drawings to be used are for explaining the present embodiment and do not represent the actual size.
図1は、本実施の形態が適用される集積型光発電素子の一例を説明する図である。
図1に示すように、集積型光発電素子I0は、共通の基板10と基板10上に形成された複数の単位セル素子(セル)(Ia,Ib,Ic,Id,・・・)を有する。これらの単位セル素子は分割溝16により所定の間隔を隔て分離されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an integrated photovoltaic device to which the present embodiment is applied.
As shown in FIG. 1, the integrated photovoltaic element I 0 includes a
次に、複数の単位セル素子(Ia,Ib,Ic,Id,・・・)は、それぞれ、基板10上に絶縁材料により間隔を設けて形成された複数の絶縁部15と、複数の絶縁部15により絶縁分離されるように形成された裏面電極層11と、形成されたそれぞれの裏面電極層11上に化合物半導体を用いて形成され、隣接する他のセルと分割溝16によって分割された発電層12と、発電層12上にそれぞれ形成された透明電極層13と、を備えている。
Next, each of the plurality of unit cell elements (Ia, Ib, Ic, Id,...) Includes a plurality of
さらに、図1に示すように、各単位セル素子(Ia,Ib,Ic,Id,・・・)における透明電極層13の表面の一部と透明電極層13及び発電層12の片側の端部とをそれぞれ覆い、且つ隣接する他のセルの裏面電極層11と当該透明電極層13とを電気的に接続する導電部14を有している。本実施の形態では、導電部14の一部は、後述するパターニング工程により透明電極層13及び発電層12の一部を除去して設けられた第2の分割溝17を充填し、隣接する単位セル素子の裏面電極層11と透明電極層13とを電気的に接続している。
尚、本実施の形態では、各絶縁部15の上に、後述する成膜操作により成膜された裏面電極層11と発電層12と透明電極層13を構成する材料からなる薄膜積層体が形成されている。図1に示すように、透明電極層13の表面の一部を覆う導電部14は、絶縁部15の上に形成された前記薄膜積層体を覆いつつ、裏面電極層11と透明電極層13とを電気的に接続している。
Further, as shown in FIG. 1, a part of the surface of the
In the present embodiment, on each
図1に示すように、集積型光発電素子I0の絶縁部15は、少なくとも裏面電極層11を絶縁分離することが可能な程度の高さ及び幅を有している。本実施の形態では、絶縁部15は、裏面電極層11と発電層12とを絶縁分離し、さらに透明電極層13の一部に達する程度の高さを有している。
絶縁部15の高さ及び幅は特に限定されないが、本実施の形態では、絶縁部15の高さは、通常、1μm〜20μm、好ましくは8μm〜12μmである。また、絶縁部15の幅は、通常、30μm〜120μm、好ましくは40μm〜60μmである。絶縁部15の高さ及び幅が過度に小さいと、裏面電極層11と発電層12が絶縁分離しない傾向がある。また、過度に大きいと、導電部14による裏面電極層11と透明電極層13との電気抵抗が増加する傾向がある。
また、絶縁部15の形状は、少なくとも裏面電極層11を絶縁分離することが可能な程度の形状を有していれば特に限定されない。図1に示すように、本実施の形態では、絶縁部15は断面形状が台形を有する凸形状となるように形成されている。この場合、裏面電極層11と発電層12と透明電極層13とは、基板10上に凸形状の絶縁部15が形成された部分で段差を生じるように分割されていると言える。
As shown in FIG. 1, the
Although the height and width of the
In addition, the shape of the insulating
次に、集積型光発電素子I0の構成要素について説明する。
基板10を構成する材料としては、例えば、ステンレス等の金属フィルム、有機フィルム、ガラス等が挙げられる。基板10の大きさは特に限定されないが、本実施の形態では縦×横が10cm×10cmであり、厚さは、0.5mmである。
裏面電極層11を構成する材料としては、金属が好ましく、例えば、Mo、Ti、Cr、Al、Ag、Au、CuおよびPtから選択された少なくとも1つの金属またはこれらの合金が挙げられる。裏面電極層11は、本実施の形態では厚さ0.3μm程度の金属薄膜である。裏面電極層11は、例えば、蒸着法、スパッタ法、CVD法(化学気相成長法:Chemical Vapor Deposition)等によって基板10上に成膜される。
Next, the configuration elements of the integrated photovoltaic device I 0.
As a material which comprises the board |
The material constituting the
発電層12は、例えば、周期表IB族、IIIB族、VIB族の元素を含むカルコパイライト型化合物半導体が挙げられる。本実施の形態では、銅(Cu)、インジウム(In)及びセレン(Se)を含むカルコパイライト構造を有するCu−In−Se系半導体材料により構成されることが好ましい。
ここで、Cu−In−Se系半導体材料を採用する場合、裏面電極層11側に、p型半導体を形成しやすいCuとSeとの混合物からなるp型半導体形成用前駆体層を成膜し、次に、透明電極層13側に、n型半導体を形成しやすいInとSeとの混合物からなるn型半導体形成用前駆体層を成膜することが好ましい。p型半導体形成用前駆体層とn型半導体形成用前駆体層とは、相互に溶融拡散することにより、良好な結晶性を有する発電層12が生成し、pn接合を形成させることができる。
発電層12の厚さは、本実施の形態では、0.3μm〜5μmの範囲内である。
Examples of the
Here, when a Cu—In—Se based semiconductor material is employed, a p-type semiconductor forming precursor layer made of a mixture of Cu and Se that easily forms a p-type semiconductor is formed on the
In the present embodiment, the thickness of the
透明電極層13は、本実施の形態では、ITO(Indium Tin Oxide)、SiO2、ZnOから選択された少なくとも1つを含む金属材料を用い、スパッタリングまたは蒸着法により成膜することが好ましい。透明電極層13の厚さは、本実施の形態では、約0.6μmである。
尚、発電層12と透明電極層13との間にバッファー層を設けることができる。バッファー層を構成する材料は特に限定されないが、例えば、CdS、ZnS、ZnMgO等が挙げられる。発電層12と透明電極層13の間にバッファー層を設けることにより、発電層12と透明電極層13との界面で発生する欠陥を抑制することができる。
In the present embodiment, the
A buffer layer can be provided between the
導電部14を構成する材料は、裏面電極層11と透明電極層13とを電気的に接続することが可能な材料であれば特に限定されない。本実施の形態では、後述するように、導電部14は透明電極層13上に導電性ペーストを塗布することにより形成される。
ここで、導電部14を構成するために使用する導電性ペーストとしては、通常、熱可塑性ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂をバインダとし、これに銀、銅、アルミニウム等の金属の微粉末やカーボンブラック等の導電性微粉末を添加し、種々の有機溶媒にこれらバインダ、導電性微粒子を溶解、分散させて調製されたものとして定義される。金属の微粉末としては、例えば、銅粒子、ニッケル粒子、アルミニウム粒子等の表面の一部が、例えば、銀、金等の他の金属で被覆された複合金属粉も使用される。また、中でも銀については、例えば、酸化第1銀、酸化第2銀、炭酸銀、酢酸銀、アセチルアセトン銀錯体等の粒子状銀化合物が好ましい。
The material which comprises the
Here, as the conductive paste used to form the
このような導電性ペーストとしては、市販されている従来公知のものを使用することができる。本実施の形態では、例えば、ドータイトFA−408(藤倉化成株式会社製)を使用している。 As such a conductive paste, a conventionally known paste that is commercially available can be used. In the present embodiment, for example, Doutite FA-408 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) is used.
絶縁部15を構成する材料は、少なくとも裏面電極層11を絶縁分離することが可能な材料であれば特に限定されない。本実施の形態では、後述するように、絶縁部15は基板10上に絶縁性ペーストを塗布することにより形成される。
ここで絶縁性ペーストとしては、例えば、ガラス粉末と紫外線硬化樹脂等の有機バインダと溶剤を加えてなるガラスペースト;セラミック粉末と有機バインダと溶剤を加えてなるセラミックペースト等が挙げられる。
The material constituting the insulating
Examples of the insulating paste include a glass paste obtained by adding a glass powder, an organic binder such as an ultraviolet curable resin, and a solvent; and a ceramic paste obtained by adding a ceramic powder, an organic binder, and a solvent.
ガラスペーストにおけるガラス粉末としては、例えば、SiO2−BaO−Al2O3系、SiO2−B2O3系、SiO2−B2O3−Al2O3系、SiO2−Al2O3−アルカリ金属酸化物系、さらにはこれらの系にアルカリ金属酸化物、ZnO、PbO、Pb、ZrO2、TiO2等を配合した組成物が挙げられる。さらに、Bi2O3、SiO2、B2O3、ZrO2、Al2O3、ZnO、TiO2、及びCaO、MgO、SrO、BaO等が所定の組成比で混合されたビスマス系無鉛ガラス等が挙げられる。
セラミックペーストにおけるセラミック粉末としては、例えば、Al2O3、SiO2、フォルステライト、コージェライト、ムライト、AlN、Si3N4、SiC、MgTiO3、CaTiO3等が挙げられる。さらに、少なくともSiO2及びBaO、CaO、SrO、MgO等のアルカリ土類金属酸化物を含有する金属酸化物による混合物からなる1,100℃以下で焼成されるセラミック材料等が挙げられる。
有機バインダとしては、例えば、少なくとも1個の不飽和結合を有するオリゴマー又はポリマーが挙げられる。具体的には、例えば、ポリエステルアクリレート、ポリエステルメタクリレート、エポキシアクリレート、エポキシメタクリレート等が挙げられる。
有機溶剤としては、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ブチルセルソルブ、3−メトキシブチルアセテート等が挙げられる。
Examples of the glass powder in the glass paste include SiO 2 —BaO—Al 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 system, and SiO 2 —Al 2 O. Examples include 3 -alkali metal oxide systems, and compositions in which alkali metal oxides, ZnO, PbO, Pb, ZrO 2 , TiO 2 and the like are blended with these systems. Furthermore, Bi 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , ZnO, TiO 2 and CaO, MgO, SrO, BaO and the like mixed with a predetermined composition ratio are mixed in a bismuth-based lead-free glass. Etc.
Examples of the ceramic powder in the ceramic paste include Al 2 O 3 , SiO 2 , forsterite, cordierite, mullite, AlN, Si 3 N 4 , SiC, MgTiO 3 , and CaTiO 3 . In addition, at least SiO 2 and BaO, CaO, SrO, ceramic material or the like to be fired below 1,100 ° C. mixtures with metal oxides containing alkaline earth metal oxides such as MgO.
Examples of the organic binder include an oligomer or a polymer having at least one unsaturated bond. Specific examples include polyester acrylate, polyester methacrylate, epoxy acrylate, and epoxy methacrylate.
Examples of the organic solvent include ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, butyl cellosolve, and 3-methoxybutyl acetate.
このような絶縁性ペーストとしては、市販されている従来公知のものを使用することができる。本実施の形態では、例えば、無鉛ガラスペーストLY32(日本山村硝子株式会社製)を使用している。 As such an insulating paste, a conventionally known paste that is commercially available can be used. In the present embodiment, for example, lead-free glass paste LY32 (manufactured by Nippon Yamamura Glass Co., Ltd.) is used.
次に、集積型光発電素子の製造方法について説明する。
図2は、集積型光発電素子I0の製造方法の実施形態を説明する図である。図1と同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
先ず、図2(a)に示すように、前述した材料からなる基板10を用意する。次に、図2(b)に示すように、基板10上に所定の間隔を設けて絶縁性ペーストを塗布し、複数の絶縁部15を形成する(第1のペースト塗布工程)。
絶縁性ペーストを塗布する方法は特に限定されないが、本実施の形態ではスクリーン印刷法を採用している。基板10上に塗布された絶縁性ペーストを硬化させる条件は特に限定されないが、本実施の形態では、500℃、10分間である。
Next, a manufacturing method of the integrated photovoltaic device will be described.
Figure 2 is a diagram illustrating an embodiment of a manufacturing method of an integrated photovoltaic device I 0. The same components as those in FIG.
First, as shown in FIG. 2A, a
A method for applying the insulating paste is not particularly limited, but a screen printing method is employed in the present embodiment. The conditions for curing the insulating paste applied on the
次に、図2(c)に示すように、複数の絶縁部15が形成された基板10上に絶縁部15により絶縁分離されるように複数の裏面電極層11を成膜し(裏面電極層成膜工程)、成膜された裏面電極層11上に発電層12を成膜し(発電層成膜工程)、成膜された発電層12上に透明電極層13を成膜する(透明電極層成膜工程)。本実施の形態では、裏面電極層11と発電層12と透明電極層13とは、スパッタリングにより基板10上に連続的に一貫成膜される。
尚、図2(c)に示すように、本実施の形態では、各絶縁部15の上に成膜操作により成膜された裏面電極層11と発電層12と透明電極層13を構成する材料からなる薄膜積層体が形成されている。
Next, as shown in FIG. 2C, a plurality of back electrode layers 11 are formed on the
As shown in FIG. 2C, in the present embodiment, the material constituting the
ここで、本実施の形態において、発電層12は、裏面電極層11上にIB族元素、IIIB族元素、VIB族元素を含む化合物半導体からなる複数の半導体層を積層し、この複数の半導体層を熱処理により相互に溶融拡散することにより形成することが好ましい。即ち、本実施の形態では、化合物半導体としてCu−In−Se系半導体材料を採用し、裏面電極層11側にp型半導体を形成しやすいCuとSeとの混合物からなるp型半導体形成用前駆体層を成膜し、次に、透明電極層13側にn型半導体を形成しやすいInとSeとの混合物からなるn型半導体形成用前駆体層を成膜し、その後、これらの複数の半導体層を熱処理により相互に溶融拡散させ、良好な結晶性を有する半導体からなる発電層12を形成することができる。
このような複数の半導体層を熱処理により相互に溶融拡散させる操作は、裏面電極層11上に複数の半導体層を積層した後に行っても良く、また、透明電極層13を成膜した後に行っても良い。本実施の形態では、透明電極層13を成膜した後に複数の半導体層を熱処理により相互に溶融拡散させ、良好な結晶性を有する半導体からなる発電層12を形成している。
Here, in the present embodiment, the
The operation of melting and diffusing a plurality of semiconductor layers with each other by heat treatment may be performed after the plurality of semiconductor layers are stacked on the
続いて、図2(d)に示すように、連続的に成膜された発電層12と透明電極層13の一部をパターニングにより除去し、発電層12と透明電極層13とを複数の分割溝16によって分割すると共に、裏面電極層11の一部を露出させる(パターニング工程)。
本実施の形態では、パターニング工程は、例えば、金属刃、カッターナイフ、金属針又はニードル等を用いて発電層12と透明電極層13との一部を短冊状に切り分けるメカニカルスクライブ法を採用している。
尚、本実施の形態では、図2(d)に示すように、分割溝16の横側に分割溝16と平行になるように第2の分割溝17を設けている。
Subsequently, as shown in FIG. 2D, a part of the
In the present embodiment, the patterning step employs a mechanical scribing method in which a part of the
In the present embodiment, as shown in FIG. 2D, a
次に、図2(e)に示すように、前述したパターニング工程により分割された透明電極層13の表面の一部に導電性材料を含む導電性ペーストを塗布し、透明電極層13の端部及び分割された発電層12の端部を覆い、且つ前述したパターニング工程により露出した隣接する他のセルの裏面電極層11の一部と当該透明電極層13とを電気的に接続する導電部14を形成し(第2のペースト塗布工程)、導電性ペーストを硬化させることにより、直列に接続された複数の単位セル素子(Ia,Ib,Ic,Id,・・・)からなる集積型光発電素子I0を得る。
導電性ペーストを塗布する方法は特に限定されないが、本実施の形態ではスクリーン印刷法を採用している。透明電極層13の表面の一部に塗布された導電性ペーストを硬化させる条件は特に限定されないが、本実施の形態では、150℃、10分間である。
Next, as shown in FIG. 2E, a conductive paste containing a conductive material is applied to a part of the surface of the
A method for applying the conductive paste is not particularly limited, but a screen printing method is employed in the present embodiment. The condition for curing the conductive paste applied to a part of the surface of the
ここで、透明電極層13の表面の一部に塗布される導電性ペーストは、前述したパターニング工程により分割溝16と共に形成された第2の分割溝17を充填し、且つ隣接する単位セル素子の裏面電極層11に達する程度の粘度を有することが必要である。尚、第2の分割溝17を設けることにより、透明電極層13の表面の一部に塗布された導電性ペーストが必要以上に流れることを抑制し、流れ出た導電性ペーストと隣接する単位セル素子とが接触することを防ぐことができる。
Here, the conductive paste applied to a part of the surface of the
上述したように、本実施の形態が適用される集積型光発電素子I0の製造方法は、従来から行われているCIS薄膜系太陽電池の製造工程と比べ、メカニカルスクライブ工程を経ることなく、裏面電極層11と発電層12と透明電極層13とが連続的に一貫成膜できるので、化合物半導体を含む発電層等が大気に暴露される機会が低減し、太陽電池の性能低下が防止される。また、通常、長時間を要するメカニカルスクライブ工程を削減することにより量産性の低下を防ぐことができる。さらに、メカニカルスクライブ後に生じる切削された端面からの劣化が抑制される。
As described above, the manufacturing method of the integrated photovoltaic device I 0 which this embodiment is applied, compared with the manufacturing process of the CIS thin film solar cell is conventional, without a mechanical scribing process, Since the
尚、以上の説明は、本発明の実施の形態を説明するための一例に過ぎず、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
本発明は複数の元素から構成される半導体層と、これを挟む2つの電極層を備える光発電素子や、このような構造を有する光発電素子の製造方法に応用することができる。例えば、Cd−Te系に代表されるIII−V族半導体、Cu−In−Se系に代表されるI−III−VI族半導体、Cu−Zn−Sn−S系化合物に代表されるI−II−IV−VI族半導体、II−IV−V族半導体、Si−Ge系等の2種類以上の元素からなるIV族半導体に適用することも可能である。
In addition, the above description is only an example for demonstrating embodiment of this invention, and this invention is not limited to this embodiment.
The present invention can be applied to a photovoltaic device including a semiconductor layer composed of a plurality of elements and two electrode layers sandwiching the semiconductor layer, and a method for manufacturing a photovoltaic device having such a structure. For example, a III-V group semiconductor typified by a Cd-Te system, an I-III-VI group semiconductor typified by a Cu-In-Se system, and an I-II typified by a Cu-Zn-Sn-S system compound The present invention can also be applied to an IV group semiconductor composed of two or more elements such as an -IV-VI group semiconductor, an II-IV-V group semiconductor, and a Si-Ge group.
1,10…基板、2,11…裏面電極層、3,12…発電層、4,13…透明電極層、14…導電部、15…絶縁部、16…分割溝、17…第2の分割溝、I0…集積型光発電素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記セルは、
基板と、
前記基板上に絶縁材料により間隔を設けて形成された絶縁部と、
前記基板上に前記絶縁部により絶縁分離されるように形成された裏面電極層と、
形成された前記裏面電極層上に化合物半導体を用いて形成され、隣接する他のセルと分割溝によって分割された発電層と、
前記発電層上にそれぞれ形成された透明電極層と、を少なくとも備え、
前記透明電極層の表面の一部と当該透明電極層及び前記発電層の片側の端部とをそれぞれ覆い、且つ隣接する他のセルの前記裏面電極層と当該透明電極層とを電気的に接続する導電部を備える
ことを特徴とする集積型光発電素子。 An integrated photovoltaic device having a plurality of cells provided on a common substrate,
The cell is
A substrate,
An insulating part formed on the substrate with an insulating material spaced apart;
A back electrode layer formed on the substrate so as to be insulated and separated by the insulating portion;
A power generation layer that is formed using a compound semiconductor on the formed back electrode layer and is divided by other adjacent cells and dividing grooves;
A transparent electrode layer formed on each of the power generation layers,
Covers a part of the surface of the transparent electrode layer and the end of one side of the transparent electrode layer and the power generation layer, and electrically connects the back electrode layer of another adjacent cell and the transparent electrode layer. An integrated photovoltaic device comprising a conductive portion.
基板上に間隔を設けて絶縁性材料を含む絶縁性ペーストを塗布し当該絶縁性材料からなる複数の絶縁部を形成する第1のペースト塗布工程と、
前記複数の絶縁部が形成された前記基板上に当該絶縁部により絶縁分離されるように複数の裏面電極層を成膜する裏面電極層成膜工程と、
成膜された前記裏面電極層上に発電層を成膜する発電層成膜工程と、
成膜された前記発電層上に透明電極層を成膜する透明電極層成膜工程と、
成膜された前記発電層と前記透明電極層との一部を除去し電気的に分割すると共に前記裏面電極層の一部を露出させるパターニング工程と、
分割された前記透明電極層の表面の一部に導電性材料を含む導電性ペーストを塗布し、当該透明電極層の端部及び分割された前記発電層の端部を覆い、且つ隣接する他のセルの露出した前記裏面電極層の一部と当該透明電極層とを電気的に接続する導電部を形成する第2のペースト塗布工程と、
を有することを特徴とする集積型光発電素子の製造方法。 A method of manufacturing an integrated photovoltaic device having a plurality of cells,
A first paste application step of applying an insulating paste containing an insulating material at intervals on a substrate to form a plurality of insulating portions made of the insulating material;
A back electrode layer film forming step of forming a plurality of back electrode layers on the substrate on which the plurality of insulating parts are formed so as to be insulated and separated by the insulating part;
A power generation layer forming step of forming a power generation layer on the formed back electrode layer;
A transparent electrode layer film forming step of forming a transparent electrode layer on the power generation layer formed;
A patterning step of removing a part of the deposited power generation layer and the transparent electrode layer to electrically divide and exposing a part of the back electrode layer;
Applying a conductive paste containing a conductive material to a part of the surface of the divided transparent electrode layer, covering the edge of the transparent electrode layer and the edge of the divided power generation layer, and other adjacent A second paste applying step for forming a conductive portion that electrically connects a part of the back electrode layer exposed in the cell and the transparent electrode layer;
A method of manufacturing an integrated photovoltaic device, comprising:
Priority Applications (1)
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JP2008266632A JP2010098065A (en) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | Integrated light power generation element and method for manufacturing the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013539243A (en) * | 2010-10-05 | 2013-10-17 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | Photovoltaic power generation apparatus and manufacturing method thereof |
-
2008
- 2008-10-15 JP JP2008266632A patent/JP2010098065A/en not_active Withdrawn
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