JP2011151135A - Photoelectric conversion module - Google Patents
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Abstract
【課題】出力特性を確保しつつ耐久性を向上させた光電変換モジュールを提供する。
【解決手段】光電変換装置が、光電変換セルと、光電変換セルの表面の上に設けられた、受酸の機能を有する多数の針状結晶が配設された保護層と、保護層の上に設けられた、エステル結合を有する樹脂を含む封止膜と、を備える。
【選択図】図1A photoelectric conversion module having improved durability while ensuring output characteristics is provided.
A photoelectric conversion device includes a photoelectric conversion cell, a protective layer provided on the surface of the photoelectric conversion cell and provided with a large number of needle-like crystals having an acid-receiving function, and a protective layer. And a sealing film including a resin having an ester bond.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光電変換モジュールに関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion module.
太陽電池などに用いられる光電変換モジュールは、一般に、受光する表面側の透明保護部材と裏面側の保護部材との間に、表面側および裏面側の封止膜を介して、相互に並設された複数の光電変換セルが封止された構成を有する。表面側の封止膜としては、高い透明性を確保する観点から、例えば、エステル結合を有するエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)からなる膜が用いられる。 Photoelectric conversion modules used in solar cells and the like are generally arranged in parallel between a transparent protective member on the front surface side and a protective member on the rear surface side that receive light, with a sealing film on the front surface side and the back surface side. A plurality of photoelectric conversion cells are sealed. As the surface-side sealing film, for example, a film made of an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) having an ester bond is used from the viewpoint of ensuring high transparency.
このような光電変換モジュールでは、高温時の湿気ないし水の透過によってEVAが経時的に加水分解して酢酸が生じる傾向を示す。この酢酸は、光電変換セルの電極や素子を腐食させる虞がある。そこで、エチレン−極性モノマー共重合体に酸を捕捉する受酸剤などを添加した組成物によって表面側の封止膜が形成された太陽電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In such a photoelectric conversion module, EVA tends to be hydrolyzed over time due to permeation of moisture or water at a high temperature to generate acetic acid. This acetic acid may corrode the electrodes and elements of the photoelectric conversion cell. In view of this, a solar cell is proposed in which a sealing film on the surface side is formed by a composition in which an acid-accepting agent that traps acid is added to an ethylene-polar monomer copolymer (see, for example, Patent Document 1).
受酸剤などを添加した組成物によって形成された封止膜については、受酸剤の添加量が多ければ、透明性の低下を招き、受酸剤の添加量が少なければ、酸による光電変換セルの劣化を防止する機能が不十分となる。すなわち、光電変換モジュールの出力特性の確保と耐久性の向上とを両立させることが難しい。そして、このような問題は、透明性を有する封止膜によって封止される光電変換モジュール一般に共通する。 For a sealing film formed of a composition to which an acid acceptor or the like is added, if the amount of the acid acceptor added is large, the transparency is lowered, and if the amount of the acid acceptor is small, photoelectric conversion by an acid is performed. The function of preventing cell deterioration is insufficient. That is, it is difficult to achieve both ensuring of the output characteristics of the photoelectric conversion module and improvement of durability. And such a problem is common in the photoelectric conversion module generally sealed with the sealing film which has transparency.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、出力特性を確保しつつ耐久性を向上させた光電変換モジュールを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the photoelectric conversion module which improved durability, ensuring output characteristics.
上記課題を解決するために、第1の態様に係る光電変換モジュールは、光電変換セルと、前記光電変換セルの表面上に設けられた、受酸の機能を有する多数の針状結晶が配設された保護層と、前記保護層上に設けられた、エステル結合を有する樹脂を含む封止膜と、を備える。 In order to solve the above-described problem, the photoelectric conversion module according to the first aspect includes a photoelectric conversion cell and a large number of needle-like crystals having an acid-receiving function provided on the surface of the photoelectric conversion cell. And a sealing film including a resin having an ester bond provided on the protective layer.
本発明によれば、透明性を確保しつつ受酸による劣化防止の機能が高められる。これにより、光電変換モジュールにおける出力特性の確保と耐久性の向上との両立が図られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the function of the deterioration prevention by acid reception is improved, ensuring transparency. Thereby, coexistence with the ensuring of the output characteristic in a photoelectric conversion module and the improvement of durability is achieved.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<(1)光電変換モジュールの概略構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る光電変換モジュール20の概略的な構成を示す断面図である。
<(1) Schematic configuration of photoelectric conversion module>
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a photoelectric conversion module 20 according to an embodiment of the present invention.
光電変換モジュール20は、太陽光などの光を受光して電力を発生させる光電変換装置21の上に、保護層6、封止膜7、および保護基板8が順次に積層された構成を有する。 The photoelectric conversion module 20 has a configuration in which a protective layer 6, a sealing film 7, and a protective substrate 8 are sequentially stacked on a photoelectric conversion device 21 that receives light such as sunlight and generates electric power.
保護層6は、光電変換装置21の受光面側の表面上に設けられた、酸を捕捉する機能(受酸機能)を有する層である。保護層6は、受酸機能を有する多数の針状結晶が配列された構造を有し、例えば、0.5μm〜2μmの厚みを有する。この針状結晶には、先端部が尖っているものの他に、先端部が尖っていない棒状や柱状の一方向に長く延びる結晶が含まれる。そして、保護層6は、結晶質である針状結晶によって構成されているため、受光面側における光の透過性が良好に保たれる。保護層6の具体的な構成およびその形成方法については後述する。 The protective layer 6 is a layer provided on the light receiving surface side surface of the photoelectric conversion device 21 and having a function of capturing an acid (acid receiving function). The protective layer 6 has a structure in which a large number of needle crystals having an acid accepting function are arranged, and has a thickness of 0.5 μm to 2 μm, for example. The acicular crystal includes a crystal extending long in one direction such as a rod or a column with a sharp tip, in addition to a sharp tip. And since the protective layer 6 is comprised by the acicular crystal | crystallization which is crystalline, the light transmittance in the light-receiving surface side is maintained favorable. A specific configuration of the protective layer 6 and a method for forming the protective layer 6 will be described later.
封止膜7は、保護層6の上に設けられた、光電変換装置21を封止する膜である。封止部としての封止膜7は、透明性の確保などの観点から、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)などのエステル結合を含む樹脂によって構成されている部分を含む。そして、封止膜7の厚さとしては、応力の負荷に対する割れの発生を防止する観点から言えば、1mm以下であることが好ましく、例えば、0.5mmや1mmなどが好適に採用される。 The sealing film 7 is a film provided on the protective layer 6 for sealing the photoelectric conversion device 21. The sealing film 7 as the sealing portion includes, for example, a portion made of a resin including an ester bond such as an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) from the viewpoint of ensuring transparency. The thickness of the sealing film 7 is preferably 1 mm or less from the viewpoint of preventing the occurrence of cracking due to stress load, and for example, 0.5 mm or 1 mm is preferably employed.
ところで、封止膜7を構成するエステル結合を有する樹脂は、徐々にではあるが、高温時の湿気および/または水の透過によって経時的に加水分解して酸(封止膜7を構成する樹脂がEVAを含む場合は酢酸)を生じる。 By the way, although the resin having an ester bond constituting the sealing film 7 is gradually, it is hydrolyzed over time by permeation of moisture and / or water at a high temperature, and the acid (resin constituting the sealing film 7). Produces acetic acid if it contains EVA.
この酸の発生に対し、一実施形態に係る光電変換モジュール20では、光電変換装置21と封止膜7との間に設けられた保護層6によって、酸が捕捉され、光電変換装置21の腐食が防止される。 With respect to the generation of this acid, in the photoelectric conversion module 20 according to the embodiment, the acid is captured by the protective layer 6 provided between the photoelectric conversion device 21 and the sealing film 7, and the photoelectric conversion device 21 is corroded. Is prevented.
保護基板8は、封止膜7の上に設けられ、外部から光電変換モジュール20の内部に水分や異物などが侵入しないように保護するものである。保護基板8は、例えば、平板状のガラス基板などによって構成される。 The protective substrate 8 is provided on the sealing film 7 and protects moisture and foreign matter from entering the photoelectric conversion module 20 from the outside. The protective substrate 8 is configured by, for example, a flat glass substrate.
<(2)光電変換装置の構成>
図2は、光電変換装置21の構成を示す上面図である。図3は、図2の切断面線III−IIIにおける光電変換装置21の断面図、つまり図2で一点鎖線にて示した位置における光電変換装置21のxz断面図である。なお、図1から図10には、光電変換セル10の配列方向(図2の図面視左右方向)をx軸方向とする右手系のxyz座標系が付されている。
<(2) Configuration of photoelectric conversion device>
FIG. 2 is a top view showing the configuration of the photoelectric conversion device 21. 3 is a cross-sectional view of the photoelectric conversion device 21 taken along section line III-III in FIG. 2, that is, an xz cross-sectional view of the photoelectric conversion device 21 at the position indicated by the one-dot chain line in FIG. 1 to 10, a right-handed xyz coordinate system in which the arrangement direction of photoelectric conversion cells 10 (the horizontal direction in the drawing in FIG. 2) is the x-axis direction is attached.
光電変換装置21は、基板1の上に複数の光電変換セル10を並設した構成を有する。図2においては、図示の都合上、2つの光電変換セル10のみが示されているが、実際の光電変換装置21においては、図面の左右方向、あるいはさらにこれに垂直な図面の上下方向に、多数の光電変換セル10が平面的に(二次元的に)配設されている。 The photoelectric conversion device 21 has a configuration in which a plurality of photoelectric conversion cells 10 are arranged in parallel on the substrate 1. In FIG. 2, only two photoelectric conversion cells 10 are shown for convenience of illustration, but in the actual photoelectric conversion device 21, in the horizontal direction of the drawing, or further in the vertical direction of the drawing perpendicular thereto, A large number of photoelectric conversion cells 10 are arranged in a plane (two-dimensionally).
各光電変換セル10は、下部電極層2と、光電変換層3と、上部電極層4と、グリッド電極5と、接続部45とを主に備える。光電変換装置21においては、上部電極層4およびグリッド電極5が設けられた側の主面が受光面側となっている。また、光電変換装置21には、第1溝部P1、第2溝部P2、および第3溝部P3という、3種類の溝部が設けられている。 Each photoelectric conversion cell 10 mainly includes a lower electrode layer 2, a photoelectric conversion layer 3, an upper electrode layer 4, a grid electrode 5, and a connection portion 45. In the photoelectric conversion device 21, the main surface on the side where the upper electrode layer 4 and the grid electrode 5 are provided is the light receiving surface side. Further, the photoelectric conversion device 21 is provided with three types of groove portions, that is, a first groove portion P1, a second groove portion P2, and a third groove portion P3.
基板1は、複数の光電変換セル10を支持するためのものである。基板1に用いられる材料としては、ガラス、セラミックス、樹脂、および金属などが挙げられる。ここでは、基板1として、厚さ1mm〜3mm程度の青板ガラス(ソーダライムガラス)が用いられているものとする。 The substrate 1 is for supporting a plurality of photoelectric conversion cells 10. Examples of the material used for the substrate 1 include glass, ceramics, resin, and metal. Here, a blue plate glass (soda lime glass) having a thickness of about 1 mm to 3 mm is used as the substrate 1.
下部電極層2は、基板1の一主面上に設けられた、Mo(モリブデン)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、Ta(タンタル)、またはAu(金)などの金属、あるいはこれらの金属の積層構造体からなる導体層である。下部電極層2は、スパッタ法または蒸着法などの公知の薄膜形成方法を用いて、0.2μm〜1μm程度の厚みに形成される。 The lower electrode layer 2 is a metal such as Mo (molybdenum), Al (aluminum), Ti (titanium), Ta (tantalum), or Au (gold) provided on one main surface of the substrate 1, or these It is a conductor layer made of a metal laminate structure. The lower electrode layer 2 is formed to a thickness of about 0.2 μm to 1 μm using a known thin film forming method such as sputtering or vapor deposition.
光電変換層3は、光吸収層31とバッファ層32とが積層された構成を有する。 The photoelectric conversion layer 3 has a configuration in which a light absorption layer 31 and a buffer layer 32 are stacked.
光吸収層31は、下部電極層2の上に設けられた、カルコパイライト系(CIS系とも言う)のI-III-VI族化合物からなる、p型の導電型を有する半導体層である。光吸収層31は、1μm〜3μm程度の厚みを有している。 The light absorption layer 31 is a semiconductor layer having a p-type conductivity type and made of a chalcopyrite (also referred to as CIS) I-III-VI group compound provided on the lower electrode layer 2. The light absorption layer 31 has a thickness of about 1 μm to 3 μm.
ここで、I-III-VI族化合物とは、I-B族元素(11族元素とも言う)とIII-B族元素(13族元素とも言う)とVI-B族元素(16族元素とも言う)との化合物である。I-III-VI族化合物としては、例えば、CuInSe2(二セレン化銅インジウム、CISとも言う)、Cu(In,Ga)Se2(二セレン化銅インジウム・ガリウム、CIGSとも言う)、Cu(In,Ga)(Se,S)2(二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム、CIGSSとも言う)が挙げられる。なお、光吸収層31は、薄膜の二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム層を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウムなどの多元化合物半導体の薄膜によって構成されていても良い。 Here, the I-III-VI group compound is a group IB element (also referred to as a group 11 element), a group III-B element (also referred to as a group 13 element), and a group VI-B element (also referred to as a group 16 element). ) And a compound. Examples of the I-III-VI group compound include CuInSe 2 (also referred to as copper indium selenide, CIS), Cu (In, Ga) Se 2 (also referred to as copper indium diselenide / gallium, CIGS), Cu ( In, Ga) (Se, S) 2 (also referred to as diselene, copper indium gallium sulfide, gallium, CIGSS). The light absorption layer 31 may be formed of a thin film of a multicomponent compound semiconductor such as copper indium selenide / gallium having a thin film of selenide / copper indium sulfide / gallium as a surface layer.
また、光吸収層31は、II-VI族化合物からなる半導体層であっても良い。II-VI族化合物とは、II-B族(12族元素とも言う)とVI-B族元素との化合物半導体である。ただし、層厚みを小さくして少ない材料で安価に光電変換効率を高めるという観点から言えば、カルコパイライト系化合物半導体であるI-III-VI化合物半導体が用いられることが好ましい。 The light absorption layer 31 may be a semiconductor layer made of a II-VI group compound. The II-VI group compound is a compound semiconductor of a group II-B (also referred to as a group 12 element) and a group VI-B element. However, I-III-VI compound semiconductors, which are chalcopyrite compound semiconductors, are preferably used from the viewpoint of reducing the layer thickness and increasing the photoelectric conversion efficiency at low cost with a small amount of material.
光吸収層31については、スパッタ法、蒸着法などのいわゆる真空プロセスによって形成可能であるほか、光吸収層31の構成元素の錯体溶液を下部電極層2の上に塗布し、その後、乾燥・熱処理を行う、いわゆる塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスによって形成することもできる。ただし、光電変換装置21の製造コストを抑制する観点から言えば、後者のプロセスが用いられる方が好ましい。 The light absorption layer 31 can be formed by a so-called vacuum process such as sputtering or vapor deposition, and a complex solution of constituent elements of the light absorption layer 31 is applied on the lower electrode layer 2 and then dried and heat-treated. It can also be formed by a process called a coating method or a printing method. However, from the viewpoint of suppressing the manufacturing cost of the photoelectric conversion device 21, the latter process is preferably used.
バッファ層32は、光吸収層31の上に設けられた、該光吸収層31の導電型とは異なるn型の導電型を有する半導体層である。バッファ層32は、光吸収層31がI-III-VI族化合物半導体によって構成される場合に、光吸収層31とヘテロ接合する態様で設けられる。光電変換セル10では、このヘテロ接合を構成する光吸収層31とバッファ層32とにおいて光電変換が生じることから、光吸収層31とバッファ層32とが光電変換層3となっている。なお、光電変換層3の構成はこれに限定されず、異なる導電型の半導体層がホモ接合されたものであっても良い。ここで、導電型が異なる半導体とは、伝導担体(キャリア)が異なる半導体のことである。 The buffer layer 32 is a semiconductor layer provided on the light absorption layer 31 and having an n-type conductivity type different from the conductivity type of the light absorption layer 31. The buffer layer 32 is provided in a mode of heterojunction with the light absorption layer 31 when the light absorption layer 31 is made of an I-III-VI group compound semiconductor. In the photoelectric conversion cell 10, photoelectric conversion occurs in the light absorption layer 31 and the buffer layer 32 constituting the heterojunction, and thus the light absorption layer 31 and the buffer layer 32 are the photoelectric conversion layer 3. In addition, the structure of the photoelectric converting layer 3 is not limited to this, The semiconductor layer of a different conductivity type may be a homojunction. Here, semiconductors having different conductivity types are semiconductors having different conductive carriers.
バッファ層32は、例えば、CdS(硫化カドミウム)、In2S3(硫化インジウム)、ZnS(硫化亜鉛)、ZnO(酸化亜鉛)、In2Se3(セレン化インジウム)、In(OH,S)、(Zn,In)(Se,OH)、および(Zn,Mg)Oなどの化合物半導体によって構成される。そして、リーク電流の低減という観点から言えば、バッファ層32は1Ω・cm以上の抵抗率を有することが好ましい。 The buffer layer 32 is made of, for example, CdS (cadmium sulfide), In 2 S 3 (indium sulfide), ZnS (zinc sulfide), ZnO (zinc oxide), In 2 Se 3 (indium selenide), In (OH, S). , (Zn, In) (Se, OH), and (Zn, Mg) O. From the viewpoint of reducing leakage current, the buffer layer 32 preferably has a resistivity of 1 Ω · cm or more.
また、バッファ層32は、10nm〜200nmの厚みに、好ましくは100nm〜200nmの厚みに形成されることが好ましい。これにより、高温高湿の条件下における光電変換効率の低下が特に効果的に抑制される。バッファ層32は、例えばケミカルバスデポジション(CBD)法などで形成される。 The buffer layer 32 is preferably formed to a thickness of 10 nm to 200 nm, preferably 100 nm to 200 nm. Thereby, the fall of the photoelectric conversion efficiency in high temperature, high humidity conditions is suppressed especially effectively. The buffer layer 32 is formed by, for example, a chemical bath deposition (CBD) method.
上部電極層4は、バッファ層32の上に設けられた、n型の導電型を有する透明導電膜である。上部電極層4は、光電変換層3において生じた電荷の取出電極として設けられている。上部電極層4は、バッファ層32よりも低い抵抗率を有する物質にて構成されている。上部電極層4には、いわゆる窓層と呼ばれるものも含まれ、窓層に加えてさらに透明導電膜が設けられる場合には、これらを併せて上部電極層4とみなすことができる。 The upper electrode layer 4 is a transparent conductive film having an n-type conductivity type provided on the buffer layer 32. The upper electrode layer 4 is provided as an extraction electrode for charges generated in the photoelectric conversion layer 3. The upper electrode layer 4 is made of a material having a lower resistivity than the buffer layer 32. The upper electrode layer 4 includes what is called a window layer, and when a transparent conductive film is further provided in addition to the window layer, these can be regarded as the upper electrode layer 4 together.
上部電極層4は、禁制帯幅が広く且つ透明で低抵抗の物質、例えば、ZnO(酸化亜鉛)や、アルミニウムや、ボロン、ガリウム、インジウム、フッ素などを含んだ酸化亜鉛の化合物、錫を含んだ酸化インジウム(ITO)、および酸化錫(SnO2)のうちの少なくとも一つからなる金属酸化物半導体などによって構成されている。 The upper electrode layer 4 includes a wide bandgap, transparent, and low resistance material, such as ZnO (zinc oxide), zinc, a zinc oxide compound containing boron, boron, gallium, indium, fluorine, or the like. The metal oxide semiconductor is composed of at least one of indium oxide (ITO) and tin oxide (SnO 2 ).
上部電極層4は、スパッタ法、蒸着法、または化学的気相成長(CVD)法などによって、0.05μm〜3.0μmの厚みに形成される。そして、光電変換層3から電荷を良好に取り出すという観点からは、上部電極層4は、抵抗率が1Ω・cm未満であり、シート抵抗が50Ω/□以下であることが好ましい。 The upper electrode layer 4 is formed to a thickness of 0.05 μm to 3.0 μm by sputtering, vapor deposition, chemical vapor deposition (CVD), or the like. And from a viewpoint of taking out an electric charge favorably from the photoelectric converting layer 3, it is preferable that the upper electrode layer 4 has a resistivity of less than 1 Ω · cm and a sheet resistance of 50 Ω / □ or less.
バッファ層32と上部電極層4とは、光吸収層31が吸収する光の波長領域に対して光透過性を有する物質によって構成されているのが好ましい。これにより、バッファ層32と上部電極層4とが設けられることによる、光吸収層31における光の吸収効率の低下が抑制される。 It is preferable that the buffer layer 32 and the upper electrode layer 4 are made of a material having optical transparency with respect to the wavelength region of light absorbed by the light absorption layer 31. Thereby, the fall of the light absorption efficiency in the light absorption layer 31 by providing the buffer layer 32 and the upper electrode layer 4 is suppressed.
光透過性を高めると同時に、光反射のロスを防止する効果および光散乱効果を高め、さらに光電変換によって生じた電流を良好に伝送するという観点から言えば、上部電極層4は0.05〜0.5μmの厚さであることが好ましい。また、上部電極層4とバッファ層32との界面での光反射のロスを防止する観点から言えば、上部電極層4とバッファ層32の屈折率は等しいことが好ましい。 From the viewpoint of enhancing the light transmittance, at the same time enhancing the effect of preventing the loss of light reflection and the light scattering effect, and further transmitting the current generated by the photoelectric conversion, the upper electrode layer 4 is 0.05 to The thickness is preferably 0.5 μm. Further, from the viewpoint of preventing light reflection loss at the interface between the upper electrode layer 4 and the buffer layer 32, it is preferable that the refractive indexes of the upper electrode layer 4 and the buffer layer 32 are equal.
グリッド電極5は、y軸方向に離間して設けられ、それぞれがx軸方向に延在する複数の集電部5aと、それぞれの集電部5aが接続されてなるとともにy軸方向に延在する連結部5bとを備える、導電性を有する電極である。グリッド電極5は、例えば、Agなどの金属からなる。 The grid electrodes 5 are provided apart from each other in the y-axis direction, and each of the current collectors 5a is connected to the plurality of current collectors 5a extending in the x-axis direction and extends in the y-axis direction. It is an electrode which has electroconductivity provided with connecting part 5b to do. The grid electrode 5 is made of a metal such as Ag, for example.
集電部5aは、光電変換層3において発生して上部電極層4において取り出された電荷を集電する役割を担う。集電部5aが設けられることで、上部電極層4の薄層化が可能となる。上部電極層4については、光吸収層31の上方に設けられるので、光透過性を高めるためには出来るだけ薄く形成される方が望ましいが、薄くなればなるほど抵抗が大きくなるので、電荷の取り出し効率が低下する。そこで、集電部5aが設けられることによって、電荷の取り出し効率が確保され、上部電極層4の光透過性の向上が可能となる。 The current collector 5 a plays a role of collecting charges generated in the photoelectric conversion layer 3 and taken out in the upper electrode layer 4. By providing the current collector 5a, the upper electrode layer 4 can be thinned. Since the upper electrode layer 4 is provided above the light absorption layer 31, it is desirable that the upper electrode layer 4 be formed as thin as possible in order to increase light transmission. However, as the thickness is reduced, the resistance increases. Efficiency is reduced. Therefore, by providing the current collector 5a, the charge extraction efficiency is ensured, and the light transmittance of the upper electrode layer 4 can be improved.
グリッド電極5および上部電極層4によって集電された電荷は、第2溝部P2に設けられた接続部45を通じて、隣の光電変換セル10に伝達される。接続部45は、上部電極層4の延在部分4aと、その上に形成された連結部5bからの垂下部分5cとによって構成される。これにより、光電変換装置21においては、隣り合う光電変換セル10の一方の下部電極層2と、他方の上部電極層4およびグリッド電極5とが、第2溝部P2に設けられた接続部45が接続導体とされて、電気的に直列接続されている。 The charges collected by the grid electrode 5 and the upper electrode layer 4 are transmitted to the adjacent photoelectric conversion cell 10 through the connection part 45 provided in the second groove part P2. The connection part 45 is comprised by the extension part 4a of the upper electrode layer 4, and the drooping part 5c from the connection part 5b formed on it. Thereby, in the photoelectric conversion device 21, one lower electrode layer 2 of the adjacent photoelectric conversion cell 10, the other upper electrode layer 4 and the grid electrode 5 are connected to each other by the connection portion 45 provided in the second groove portion P2. The connection conductor is electrically connected in series.
グリッド電極5は、良好な導電性を確保しつつ、光吸収層31への光の入射量を左右する受光面積の低下を最小限にとどめるという観点から言えば、50μm〜400μmの幅を有することが好ましい。 The grid electrode 5 has a width of 50 μm to 400 μm from the viewpoint of minimizing the reduction in the light receiving area that affects the amount of light incident on the light absorption layer 31 while ensuring good conductivity. Is preferred.
なお、グリッド電極5のうちの少なくとも連結部5bの表面は、光吸収層31が吸収する波長領域の光を反射する材質によって形成されることが好ましい。このような構成は、例えば、透光性の樹脂に光反射率の高い銀等の金属粒子を添加したり、あるいは、アルミニウムなどの光反射率の高い金属を連結部5bの表面に蒸着することなどによって形成可能である。この場合、光電変換装置21がモジュール化された際、連結部5bにおいて反射した光を、光電変換モジュール20内で再び反射させて光吸収層31に再度入射させることが出来るので、光吸収層31に対する光の入射量が増大し、ひいては光電変換装置21における光電変換効率が向上する。 In addition, it is preferable that at least the surface of the connecting portion 5b of the grid electrode 5 is formed of a material that reflects light in the wavelength region absorbed by the light absorption layer 31. Such a configuration is, for example, by adding metal particles such as silver having a high light reflectivity to a translucent resin, or depositing a metal having a high light reflectivity such as aluminum on the surface of the connecting portion 5b. Etc. can be formed. In this case, when the photoelectric conversion device 21 is modularized, the light reflected by the connecting portion 5 b can be reflected again in the photoelectric conversion module 20 and can be incident again on the light absorption layer 31. As a result, the amount of incident light increases to the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device 21.
好ましくは、グリッド電極5のうちの少なくとも集電部5aは、半田を含むことが好ましい。これにより、グリッド電極5について、曲げ応力に対する耐性が高められるとともに、電気抵抗をより低下させることができる。 Preferably, at least the current collector 5a of the grid electrode 5 preferably includes solder. Thereby, about the grid electrode 5, while the tolerance with respect to a bending stress is improved, an electrical resistance can be reduced more.
より好ましくは、グリッド電極5は、融点の異なる金属を2種以上含み、少なくとも1種の金属を溶融させない温度で加熱して、他の少なくとも1種の金属を溶融させた後に冷却によって硬化させることで、形成されることが好ましい。この場合、形成過程において低い融点の金属が溶融するので、グリッド電極5は緻密化され、低抵抗化される。その際、溶融していない高融点の金属によって、溶融した金属の広がりが抑制される。 More preferably, the grid electrode 5 includes two or more kinds of metals having different melting points, is heated at a temperature at which at least one kind of metal is not melted, and is melted at least one other metal and then cured by cooling. And is preferably formed. In this case, since the metal having a low melting point is melted in the forming process, the grid electrode 5 is densified and the resistance is reduced. At that time, the spread of the molten metal is suppressed by the high melting point metal which is not melted.
<(3)保護層の構成>
図4は、保護層6の構成を示す模式図であり、保護層6の一部分およびその周辺に着目した図である。
<(3) Structure of protective layer>
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the protective layer 6, focusing on a part of the protective layer 6 and its periphery.
保護層6は、上部電極層4、すなわち光電変換セル10の表面上に、多数の針状結晶61が設けられて構成されている。つまり、保護層6は、多数の針状結晶61が配列されてなる配列体である。図4では、上部電極層4の表面上に針状結晶61が設けられている様子が示されているが、図1でも示されるように、グリッド電極5の表面上にも、多数の針状結晶61が設けられている。 The protective layer 6 is configured by providing a large number of needle crystals 61 on the surface of the upper electrode layer 4, that is, the photoelectric conversion cell 10. That is, the protective layer 6 is an array in which a large number of needle crystals 61 are arrayed. FIG. 4 shows a state in which the needle-like crystals 61 are provided on the surface of the upper electrode layer 4. However, as shown in FIG. 1, many needle-like crystals are also provided on the surface of the grid electrode 5. A crystal 61 is provided.
針状結晶61は、受酸機能を有する金属酸化物によって構成される。受酸機能を有する金属酸化物としては、ZnO(酸化亜鉛)、MgO(酸化マグネシウム)、および酸化亜鉛と酸化マグネシウムとが混合されたものなどが挙げられる。すなわち、針状結晶61は、ZnO、およびMgOのうちの少なくとも一方の金属酸化物を含む金属酸化物の結晶によって構成されても良いし、ZnOとMgOの混晶(ZnxMg(1-x)O[0≦x≦1])を含んで構成されても良い。 The acicular crystal 61 is composed of a metal oxide having an acid accepting function. Examples of the metal oxide having an acid accepting function include ZnO (zinc oxide), MgO (magnesium oxide), and a mixture of zinc oxide and magnesium oxide. That is, the needle-like crystal 61 may be composed of a metal oxide crystal containing at least one metal oxide of ZnO and MgO, or a mixed crystal of ZnO and MgO (Zn x Mg (1-x ) O [0 ≦ x ≦ 1]).
なお、ZnOとMgOとを比較すると、ZnOよりもMgOの方が、塩基性が強く、受酸の能力が高い。また、紫外線の透過率についても、MgOの方が高い。ただし、MgOの方が水を吸収しやすい。このため、針状結晶61の耐水性の確保および保護層6の剥離などを防いでZnOとMgOの双方の特性が活かされる観点から言えば、針状結晶61が、ZnOの結晶とMgOの結晶とが混在する形態、またはZnOとMgOの混晶によって構成されることが好ましい。また、保護層6の特性の均一化を図る観点から言えば、針状結晶61が、ZnOとMgOの混晶によって構成されることが好ましい。 In addition, when comparing ZnO and MgO, MgO is stronger in basicity than ZnO and has a higher ability to accept acids. In addition, the transmittance of ultraviolet rays is higher with MgO. However, MgO is easier to absorb water. For this reason, from the viewpoint of ensuring the water resistance of the needle-like crystal 61 and preventing the peeling of the protective layer 6 and utilizing the characteristics of both ZnO and MgO, the needle-like crystal 61 is composed of the ZnO crystal and the MgO crystal. And a mixed crystal of ZnO and MgO. Further, from the viewpoint of making the characteristics of the protective layer 6 uniform, the acicular crystal 61 is preferably composed of a mixed crystal of ZnO and MgO.
針状結晶61は、それぞれが同じ方向に延びていてもよく、それぞれがランダムな方向に延びていてもよい。封止膜7から光電変換セル10への酸の侵入をより有効に抑制するという観点からは、針状結晶61はそれぞれがランダムな方向に延びて実質的に光電変換セル10の表面を覆っているのがよい。また、針状結晶61は光電変換セル10側が高密度になっていることが好ましい。これにより、保護層6の厚み方向で屈折率を変化させて反射による光損失を抑制することができ、封止膜7から保護層6を経て光電変換セル10へ低損失で光を進行させることができる。よって、光電変換効率を高めることができる。 Each of the acicular crystals 61 may extend in the same direction, or each may extend in a random direction. From the viewpoint of more effectively suppressing acid intrusion from the sealing film 7 to the photoelectric conversion cell 10, the needle-like crystals 61 extend in random directions and substantially cover the surface of the photoelectric conversion cell 10. It is good to be. Further, the acicular crystal 61 preferably has a high density on the photoelectric conversion cell 10 side. Thereby, the refractive index can be changed in the thickness direction of the protective layer 6 to suppress light loss due to reflection, and light can be advanced from the sealing film 7 through the protective layer 6 to the photoelectric conversion cell 10 with low loss. Can do. Therefore, the photoelectric conversion efficiency can be increased.
このように光電変換セル10側が高密度となった針状結晶61は、例えば、光電変換セル10の受光面側の表面に対して垂直に延びる第1針状結晶61Aと、光電変換セル10の受光面側の表面から該表面の法線方向に対して傾いた方向に延びる第2針状結晶61Bとによって構成されている。 Thus, the acicular crystal 61 having a high density on the photoelectric conversion cell 10 side includes, for example, the first acicular crystal 61A extending perpendicularly to the light receiving surface side surface of the photoelectric conversion cell 10 and the photoelectric conversion cell 10. The second acicular crystal 61B extends from the surface on the light receiving surface side in a direction inclined with respect to the normal direction of the surface.
具体的には、第1針状結晶61Aは、光電変換セル10(具体的には、上部電極層4およびグリッド電極5)の受光面側の表面上に互いに離間して位置している複数の起点6pの各々から、光電変換セル10の受光面側の表面に対してほぼ90°の角度をなして、光電変換セル10の受光面側の表面に対して垂直に延びている。第2針状結晶61Bは、複数の起点6pの各々から、光電変換セル10(具体的には、上部電極層4およびグリッド電極5)の受光面側の表面に垂直な方向を含むより広い角度範囲(例えば、受光面側の表面とのなす角度が0°〜90°)内の方向に延びている。そして、第2針状結晶61Bの長さは、第1針状結晶61Aの長さよりも短い。また、第1および第2針状結晶61A,61Bにおいては、長手方向とc軸とが一致しており、各第1針状結晶61Aは、ほぼ同じ長さを有している。 Specifically, the first acicular crystal 61A includes a plurality of spaced apart ones on the light receiving surface side surface of the photoelectric conversion cell 10 (specifically, the upper electrode layer 4 and the grid electrode 5). From each of the starting points 6p, an angle of about 90 ° is formed with respect to the surface on the light receiving surface side of the photoelectric conversion cell 10 and extends perpendicular to the surface on the light receiving surface side of the photoelectric conversion cell 10. The second acicular crystal 61B has a wider angle including a direction perpendicular to the light receiving surface side surface of the photoelectric conversion cell 10 (specifically, the upper electrode layer 4 and the grid electrode 5) from each of the plurality of starting points 6p. It extends in a direction within a range (for example, an angle with the surface on the light receiving surface side is 0 ° to 90 °). The length of the second needle crystal 61B is shorter than the length of the first needle crystal 61A. In the first and second acicular crystals 61A and 61B, the longitudinal direction and the c-axis coincide with each other, and each first acicular crystal 61A has substantially the same length.
1つの起点6pからは、単数または複数の第1針状結晶61A、および単数または複数の第2針状結晶61Bが延びている。隣接する2つの第1針状結晶61Aの間には、間隙がある。任意の起点6pから延びる第2針状結晶61Bの先端(起点6pとは反対側)は、その起点6pに隣接する他の起点6pから延びる針状結晶61(第1針状結晶61Aまたは第2針状結晶61B)の側面に当接もしくは近接している。 One or more first acicular crystals 61A and one or more second acicular crystals 61B extend from one starting point 6p. There is a gap between two adjacent first acicular crystals 61A. The tip of the second acicular crystal 61B extending from an arbitrary starting point 6p (on the side opposite to the starting point 6p) is an acicular crystal 61 (the first acicular crystal 61A or the second acicular crystal) extending from another starting point 6p adjacent to the starting point 6p. It is in contact with or close to the side surface of the needle-like crystal 61B).
また、保護層6は、光電変換セル10側の部分を構成する下部領域6aと、光電変換セル10とは反対側の部分を構成する上部領域6bとを有する。第2針状結晶61Bは、光電変換セル10の受光面に垂直な方向に関して、下部領域6aには存在するが、上部領域6bには存在していない。このため、光電変換セル10の受光面に平行な面を占める針状結晶61の断面(面積)の割合は、上部領域6bよりも下部領域6aで高くなっている。換言すれば、下部領域6aにおいて配設されている針状結晶61(具体的には、第1および第2針状結晶61A,61B)の密度(配設密度)が、上部領域6bにおける針状結晶61(具体的には、第1針状結晶61A)の配設密度よりも高くなっている。 In addition, the protective layer 6 includes a lower region 6 a that constitutes a portion on the photoelectric conversion cell 10 side, and an upper region 6 b that constitutes a portion on the opposite side to the photoelectric conversion cell 10. The second acicular crystal 61B exists in the lower region 6a but does not exist in the upper region 6b in the direction perpendicular to the light receiving surface of the photoelectric conversion cell 10. For this reason, the ratio of the cross section (area) of the needle-like crystal 61 occupying a plane parallel to the light receiving surface of the photoelectric conversion cell 10 is higher in the lower region 6a than in the upper region 6b. In other words, the density (arrangement density) of the acicular crystals 61 (specifically, the first and second acicular crystals 61A and 61B) disposed in the lower region 6a is the acicular shape in the upper region 6b. The arrangement density of the crystals 61 (specifically, the first needle crystals 61A) is higher.
針状結晶61の配向性は、上部領域6bに比べて下部領域6aの方が低い。針状結晶61は、全体として(少なくとも上部領域6bでは)c軸配向している(c軸が特定の方向(光電変換セル10の受光面に垂直な方向)に沿って延びるものの頻度が高い)。 The orientation of the needle crystal 61 is lower in the lower region 6a than in the upper region 6b. The acicular crystal 61 is generally c-axis oriented (at least in the upper region 6b) (the c-axis extends along a specific direction (the direction perpendicular to the light receiving surface of the photoelectric conversion cell 10), and the frequency is high). .
そして、光電変換セル10の表面のうちの第1針状結晶61Aで覆われていない露出部は、第2針状結晶61Bによって実質的に(完全に)覆われている。すなわち、光電変換セル10の受光側の表面は、針状結晶61(具体的には、第1および第2針状結晶61A,61B)によって、ほぼ完全に覆われている。換言すれば、光電変換セル10の表面の全面が、針状結晶61によって覆われている。したがって、保護層6の存在によって、封止膜7と光電変換セル10とが分離され、封止膜7と光電変換セル10の表面とが接触していない。 An exposed portion of the surface of the photoelectric conversion cell 10 that is not covered with the first needle crystal 61A is substantially (completely) covered with the second needle crystal 61B. That is, the light-receiving side surface of the photoelectric conversion cell 10 is almost completely covered with the acicular crystals 61 (specifically, the first and second acicular crystals 61A and 61B). In other words, the entire surface of the photoelectric conversion cell 10 is covered with the needle crystal 61. Therefore, the sealing film 7 and the photoelectric conversion cell 10 are separated by the presence of the protective layer 6, and the sealing film 7 and the surface of the photoelectric conversion cell 10 are not in contact with each other.
なお、図4では、図示の関係上で、第1針状結晶61Aの長さが、第2針状結晶61Bの長さの3倍程度であるように示されているが、保護層6によって封止膜7と光電変換セル10とを分離する観点から言えば、隣り合う第1針状結晶61Aの離間距離は、例えば0.1μm以下と短い方が好ましい。このとき、例えば、第1針状結晶61Aの長さが、第2針状結晶61Bの長さの10倍以上とされるとともに、保護層6の厚みが0.5μm〜2μmとされ且つ下部領域6aの厚みが50nm以下とされる。 In FIG. 4, the length of the first needle crystal 61 </ b> A is shown to be about three times the length of the second needle crystal 61 </ b> B because of the illustrated relationship. From the viewpoint of separating the sealing film 7 and the photoelectric conversion cell 10, the distance between adjacent first needle crystals 61 </ b> A is preferably as short as 0.1 μm or less, for example. At this time, for example, the length of the first needle-like crystal 61A is 10 times or more of the length of the second needle-like crystal 61B, the thickness of the protective layer 6 is 0.5 μm to 2 μm, and the lower region The thickness of 6a is 50 nm or less.
針状結晶61は、例えば、ZnOによって構成された、n型半導体の結晶である。光電変換セル10と針状結晶61との間(主として、起点6p付近)には、酸化亜鉛の結晶からなる複数の微小領域9が存在している。各微小領域9の結晶方位は、ランダムであり、針状結晶61の結晶方位とは必ずしも一致していない。 The acicular crystal 61 is an n-type semiconductor crystal made of, for example, ZnO. Between the photoelectric conversion cell 10 and the needle-like crystal 61 (mainly in the vicinity of the starting point 6p), there are a plurality of minute regions 9 made of zinc oxide crystals. The crystal orientation of each minute region 9 is random and does not necessarily coincide with the crystal orientation of the needle crystal 61.
上述した針状結晶61の配列体からなる保護層6は、封止膜7と接触する表面積が大きいため、封止膜7で発生し得るより多くの酸の捕捉が可能である。また、下部領域6aにおける針状結晶61の配設密度が高いため、封止膜7から光電変換セル10への酸の侵入がより確実に防止される。 Since the protective layer 6 composed of the above-described array of needle crystals 61 has a large surface area in contact with the sealing film 7, it can capture more acid that can be generated in the sealing film 7. Moreover, since the disposition density of the needle-like crystals 61 in the lower region 6a is high, the invasion of the acid from the sealing film 7 to the photoelectric conversion cell 10 is more reliably prevented.
<(4)光電変換モジュールの製造方法>
次に、上記構成を有する光電変換モジュール20の製造方法について説明する。具体的には、光電変換装置21の形成方法について説明した後に、保護層6の形成方法について説明する。
<(4) Manufacturing method of photoelectric conversion module>
Next, a method for manufacturing the photoelectric conversion module 20 having the above configuration will be described. Specifically, after the method for forming the photoelectric conversion device 21 is described, the method for forming the protective layer 6 will be described.
<(4-1)光電変換装置の製造方法>
以降においては、I-III-VI族化合物半導体からなる光吸収層31が塗布法あるいは印刷法を用いて形成され、さらにバッファ層32が形成される場合を例として説明する。
<(4-1) Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Device>
Hereinafter, a case where the light absorption layer 31 made of an I-III-VI group compound semiconductor is formed using a coating method or a printing method, and the buffer layer 32 is further formed will be described as an example.
図5から図10は、光電変換装置21の製造途中の様子を示す断面図である。なお、図5から図10で示される断面図は、図3で示される断面に対応する部分の製造途中の様子を示す。 5 to 10 are cross-sectional views showing a state in the middle of manufacturing the photoelectric conversion device 21. FIG. Note that the cross-sectional views shown in FIGS. 5 to 10 show a state in the middle of manufacturing a portion corresponding to the cross-section shown in FIG.
まず、図5で示されるように、洗浄された基板1の略全面に、スパッタ法などが用いられて、Moなどからなる下部電極層2が成膜される。そして、下部電極層2の上面のうちのY方向に沿った直線状の形成対象位置からその直下の基板1の上面にかけて、第1溝部P1が形成される。第1溝部P1には、YAGレーザーその他のレーザー光が走査されつつ形成対象位置に照射されることで溝加工が行われる、スクライブ加工によって形成されることが、好適である。図6は、第1溝部P1が形成された後の状態を示す図である。 First, as shown in FIG. 5, the lower electrode layer 2 made of Mo or the like is formed on the substantially entire surface of the cleaned substrate 1 using a sputtering method or the like. Then, the first groove portion P1 is formed from the linear formation target position along the Y direction on the upper surface of the lower electrode layer 2 to the upper surface of the substrate 1 immediately below the formation position. It is preferable that the first groove portion P1 is formed by scribe processing in which groove processing is performed by irradiating the formation target position while scanning with a YAG laser or other laser light. FIG. 6 is a diagram illustrating a state after the first groove portion P1 is formed.
第1溝部P1が形成された後、下部電極層2の上に、光吸収層31とバッファ層32とが順次に形成される。図7は、光吸収層31およびバッファ層32が形成された後の状態を示す図である。 After the first groove portion P1 is formed, the light absorption layer 31 and the buffer layer 32 are sequentially formed on the lower electrode layer 2. FIG. 7 is a diagram illustrating a state after the light absorption layer 31 and the buffer layer 32 are formed.
光吸収層31については、光吸収層31を形成するための溶液が下部電極層2の表面に塗布され、乾燥によって皮膜が形成された後、該皮膜が熱処理されることで、形成される。光吸収層31を形成するための溶液は、カルコゲン元素含有有機化合物と塩基性有機溶剤とを含む溶媒(単に混合溶媒とも言う)に、I-B族金属およびIII-B族金属を直接溶解することで作製され、I-B族金属およびIII-B族金属の合計濃度が10wt%以上の溶液とされる。なお、この溶液の塗布には、スピンコータ、スクリーン印刷、ディッピング、スプレー、ダイコータなどの種々の方法の適用が可能である。 About the light absorption layer 31, the solution for forming the light absorption layer 31 is apply | coated to the surface of the lower electrode layer 2, and after forming a film | membrane by drying, this film | membrane is formed by heat-processing. The solution for forming the light absorption layer 31 directly dissolves the group IB metal and the group III-B metal in a solvent (also simply referred to as a mixed solvent) containing a chalcogen element-containing organic compound and a basic organic solvent. Thus, the total concentration of the group I-B metal and the group III-B metal is 10 wt% or more. For the application of this solution, various methods such as spin coater, screen printing, dipping, spraying, and die coater can be applied.
カルコゲン元素含有有機化合物とは、カルコゲン元素を含む有機化合物である。カルコゲン元素とは、VI-B族元素のうちのS、Se、Teをいう。カルコゲン元素含有有機化合物としては、例えば、チオール、スルフィド、ジスルフィド、セレノール、セレニド、ジセレニド等が挙げられる。 The chalcogen element-containing organic compound is an organic compound containing a chalcogen element. The chalcogen element refers to S, Se, or Te among VI-B group elements. Examples of the chalcogen element-containing organic compound include thiol, sulfide, disulfide, selenol, selenide, diselenide and the like.
例えば、ベンゼンセレノールを、ピリジンに対し100mol%となるように溶解させた混合溶媒に、地金の銅、地金のインジウム、地金のガリウム、および地金のセレンを直接溶解させることによって作製された溶液が、ブレード法によって塗布され、乾燥されて皮膜が形成された後、水素ガスの雰囲気下で熱処理が実施される工程が好適である。 For example, it is produced by directly dissolving bullion copper, bullion indium, bullion gallium, and bullion selenium in a mixed solvent in which benzeneselenol is dissolved to 100 mol% with respect to pyridine. A step in which the solution is applied by a blade method and dried to form a film, followed by heat treatment in an atmosphere of hydrogen gas is preferable.
金属を混合溶媒に直接溶解させるというのは、単体金属または合金の地金を、直接、混合溶媒に混入し、溶解させることをいう。乾燥は、還元雰囲気下で行われることが望ましい。乾燥温度は、例えば、50℃〜300℃である。熱処理は、酸化を防止して良好なI-III-VI化合物半導体が得られるように、還元雰囲気で行われることが好ましい。還元雰囲気は、窒素雰囲気、フォーミングガス雰囲気、および水素雰囲気のうちの何れかであることが望ましい。熱処理温度は、例えば、400℃〜600℃とされる。 To directly dissolve a metal in a mixed solvent means to dissolve a single metal or alloy ingot directly into the mixed solvent and dissolve it. Drying is desirably performed in a reducing atmosphere. The drying temperature is, for example, 50 ° C to 300 ° C. The heat treatment is preferably performed in a reducing atmosphere so as to prevent oxidation and obtain a good I-III-VI compound semiconductor. The reducing atmosphere is desirably any of a nitrogen atmosphere, a forming gas atmosphere, and a hydrogen atmosphere. The heat treatment temperature is, for example, 400 ° C to 600 ° C.
バッファ層32は、溶液成長法(CBD法)によって形成される。例えば、酢酸カドミウムとチオ尿素とをアンモニアに溶解させ、これに光吸収層31の形成までが行われた基板1が浸漬されることで、光吸収層31にCdSからなるバッファ層32が形成される工程が好適な一例である。 The buffer layer 32 is formed by a solution growth method (CBD method). For example, the buffer layer 32 made of CdS is formed in the light absorption layer 31 by immersing the substrate 1 in which cadmium acetate and thiourea are dissolved in ammonia and the light absorption layer 31 is formed. This process is a suitable example.
光吸収層31およびバッファ層32が形成された後、バッファ層32の上面のうちのY方向に沿った直線状の形成対象位置からその直下の下部電極層2の上面にかけて、第2溝部P2が形成される。第2溝部P2は、例えば、40μm〜50μm程度のスクライブ幅のスクライブ針を用いたスクライビングを、ピッチをずらしながら連続して数回にわたり行うことによって形成される。また、スクライブ針の先端形状を第2溝部P2の幅に近い程度にまで広げたうえでスクライブすることによって第2溝部P2が形成されても良い。あるいは、2本以上のスクライブ針が相互に当接又は近接した状態で固定され、1回〜数回のスクライブを行うことによって形成されても良い。図8は、第2溝部P2が形成された後の状態を示す図である。第2溝部P2は、第1溝部P1よりも若干X方向にずれた位置に形成される。 After the light absorption layer 31 and the buffer layer 32 are formed, the second groove portion P2 extends from the linear formation target position along the Y direction on the upper surface of the buffer layer 32 to the upper surface of the lower electrode layer 2 immediately below the formation position. It is formed. The second groove portion P2 is formed, for example, by performing scribing using a scribe needle having a scribe width of about 40 μm to 50 μm continuously several times while shifting the pitch. Further, the second groove portion P2 may be formed by scribing after the tip shape of the scribe needle is expanded to an extent close to the width of the second groove portion P2. Alternatively, two or more scribe needles may be fixed in a state where they are in contact with each other or close to each other, and may be formed by performing scribing once to several times. FIG. 8 is a diagram illustrating a state after the second groove portion P2 is formed. The second groove portion P2 is formed at a position slightly shifted in the X direction from the first groove portion P1.
第2溝部P2が形成された後、バッファ層32の上に、例えば、錫を含んだ酸化インジウム(ITO)などを主成分とする透明の上部電極層4が形成される。上部電極層4は、スパッタ法、蒸着法、またはCVD法などで形成される。図9は、上部電極層4が形成された後の状態を示す図である。 After the second groove portion P2 is formed, the transparent upper electrode layer 4 mainly composed of indium oxide (ITO) containing tin, for example, is formed on the buffer layer 32. The upper electrode layer 4 is formed by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like. FIG. 9 is a view showing a state after the upper electrode layer 4 is formed.
上部電極層4が形成された後、グリッド電極5が形成される。グリッド電極5については、例えば、Agなどの金属粉を樹脂バインダーなどに分散させた導電ペーストをパターン状に印刷し、これを乾燥し、固化することで形成される。なお、固化というのは、導電ペーストに用いるバインダーが熱可塑性樹脂である場合の熔融後の固化状態を含み、バインダーが熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂などの硬化性樹脂である場合の硬化後の状態をも含む。図10は、グリッド電極5が形成された後の状態を示す図である。 After the upper electrode layer 4 is formed, the grid electrode 5 is formed. The grid electrode 5 is formed, for example, by printing a conductive paste in which a metal powder such as Ag is dispersed in a resin binder or the like in a pattern, drying it, and solidifying it. Solidification includes the solidified state after melting when the binder used in the conductive paste is a thermoplastic resin, and after curing when the binder is a curable resin such as a thermosetting resin or a photocurable resin. The state of is also included. FIG. 10 is a diagram illustrating a state after the grid electrode 5 is formed.
グリッド電極5が形成された後、上部電極層4の上面のうちの直線状の形成対象位置からその直下の下部電極層2の上面にかけて、第3溝部P3が形成される。第3溝部P3の幅は、例えば、40μm〜1000μm程度であることが好適である。また、第3溝部P3は、第2溝部P2と同様に、メカニカルスクライビングによって形成されることが好適である。このようにして、第3溝部P3の形成によって、図2および図3で示された光電変換装置21が形成されたことになる。 After the grid electrode 5 is formed, a third groove portion P3 is formed from the linear formation target position on the upper surface of the upper electrode layer 4 to the upper surface of the lower electrode layer 2 immediately below the formation position. The width of the third groove portion P3 is preferably about 40 μm to 1000 μm, for example. Further, the third groove portion P3 is preferably formed by mechanical scribing similarly to the second groove portion P2. In this manner, the photoelectric conversion device 21 shown in FIGS. 2 and 3 is formed by forming the third groove P3.
<(4-2)保護層の形成方法>
次に、保護層6の形成方法について説明する。保護層6の形成については、本願出願人が提案する技術(国際公開第2006/129650号参照)に係る下記形成方法の利用が可能である。
<(4-2) Method for forming protective layer>
Next, a method for forming the protective layer 6 will be described. For the formation of the protective layer 6, the following forming method according to the technique proposed by the present applicant (see International Publication No. 2006/129650) can be used.
保護層6は、所定のめっき液を用いた無電解めっき法によって、光電変換装置21の受光面側の表面に、針状結晶61を成長させることで形成される。所定のめっき液は、X1OH(式中、X1は、Na、KおよびCsのいずれかを表す)、X2 2CO3(式中、X2は、Na、KおよびCsのいずれかを表す)、およびNH3からなる群の中から選ばれる少なくとも1種のアルカリを含み、かつpH13以上のめっき液である。この無電解めっき法では、針状結晶61は、表面に水酸基を有する物質を触媒として成長する。 The protective layer 6 is formed by growing needle-like crystals 61 on the light receiving surface side surface of the photoelectric conversion device 21 by an electroless plating method using a predetermined plating solution. The predetermined plating solution is X 1 OH (wherein X 1 represents any one of Na, K and Cs), X 2 2 CO 3 (wherein X 2 is any one of Na, K and Cs) A plating solution containing at least one alkali selected from the group consisting of NH 3 and having a pH of 13 or more. In this electroless plating method, the needle-like crystal 61 grows using a substance having a hydroxyl group on the surface as a catalyst.
針状結晶61が成長する領域の下地は、複数の結晶粒であって、結晶方位がランダムである結晶粒からなること、および表面が親水性で且つ非晶質であることのいずれかの要件を満たすものである。なお、上記下地が複数の結晶粒によって構成される場合、結晶粒と結晶粒との間には、非晶質のマトリクスが存在していてもよい。これらのいずれかの要件を、めっきの対象となる光電変換装置21の受光面側の表面(以下、めっき対象表面とも言う)の部分自体が満たしている場合は、めっき対象表面の部分を下地として針状結晶61を成長させることができる。 The base of the region where the needle-like crystal 61 grows is a plurality of crystal grains, the crystal grains having random crystal orientations, and the requirement that the surface is hydrophilic and amorphous It satisfies. Note that when the base is formed of a plurality of crystal grains, an amorphous matrix may exist between the crystal grains. If any of these requirements is satisfied by the surface of the light receiving surface side of the photoelectric conversion device 21 to be plated (hereinafter also referred to as the plating target surface) itself, the surface of the plating target surface is used as a base. The acicular crystal 61 can be grown.
また、無電解めっきを行う前に、めっき対象表面に、上記いずれかの要件を満たす下地としての粒子を配置するようにしてもよい。この粒子は、例えば、微小領域9と同じ材料からなる。この場合、無電解めっきを行う工程において、下地として配置された粒子を核(シード)として、針状結晶61が成長する。この場合、配置される粒子の密度によって、成長する針状結晶61の配設密度が制御される。 In addition, before performing electroless plating, particles as a base satisfying any of the above requirements may be arranged on the surface to be plated. These particles are made of, for example, the same material as the minute region 9. In this case, in the step of performing electroless plating, the needle-like crystal 61 grows using the particles arranged as the base as nuclei (seed). In this case, the arrangement density of the growing acicular crystals 61 is controlled by the density of the arranged particles.
このような粒子をめっき対象表面に配置せずに無電解めっきを行う場合は、光電変換装置21の受光面側の表面を構成する素材自体が、表面に水酸基を有する物質(構造式中にOH基を含有する物質であるか、水などに接触した際に表面にOH基を形成する物質であるかを問わない)である必要がある。一方、下地としての粒子がめっき対象表面に配置されてから、無電解めっきが行われる場合は、該粒子が表面に水酸基を有する物質で構成されればよく、めっき対象表面を構成する素材自体は、表面に水酸基を有する物質でなくてもよい。 In the case of performing electroless plating without arranging such particles on the surface to be plated, the material itself constituting the surface on the light receiving surface side of the photoelectric conversion device 21 is a substance having a hydroxyl group on the surface (OH in the structural formula). Whether it is a substance containing a group or a substance that forms an OH group on the surface when it comes into contact with water). On the other hand, when the electroless plating is performed after the particles as the base are arranged on the surface to be plated, the particles may be composed of a substance having a hydroxyl group on the surface, and the material itself constituting the surface to be plated is The substance may not be a substance having a hydroxyl group on the surface.
また、無電解めっきによる針状結晶61の形成温度は、60℃〜100℃、好ましくは70℃〜90℃であり、CVD法やパルスレーザー堆積法が採用される場合のように、めっき対象表面が高温で保持される必要がない。 The formation temperature of the needle-like crystal 61 by electroless plating is 60 ° C. to 100 ° C., preferably 70 ° C. to 90 ° C., and the surface to be plated as in the case where the CVD method or the pulse laser deposition method is adopted. Need not be held at high temperatures.
この無電解めっき法によれば、複雑な表面形状を有するめっき対象表面にも均一な針状結晶61の配列体が形成可能であるとともに、めっき対象表面に導電性が無くても針状結晶61の配列体の形成が可能である。 According to this electroless plating method, a uniform array of acicular crystals 61 can be formed on the surface of the plating target having a complicated surface shape, and the acicular crystals 61 can be formed even if the surface of the plating target is not conductive. Can be formed.
さらに、上記形成方法によれば、針状結晶61は、めっき対象表面上の起点(この形成方法がめっき対象表面に下地としての粒子を配置する工程を含む場合は、この粒子が起点となる)から、様々な方向に針状結晶61が成長する。 Further, according to the above formation method, the needle-like crystal 61 has a starting point on the surface of the plating target (if the forming method includes a step of arranging particles as a base on the surface of the plating target, this particle is the starting point). Therefore, acicular crystals 61 grow in various directions.
なお、仮に、CVD法や、電析法などの針状結晶の形成方法が採用されれば、大部分の針状結晶が、めっき対象表面に対してほぼ垂直な方向に成長する。このような方法が採用される場合には、第2針状結晶61Bが成長せず、針状結晶61の配設密度が高い下部領域6aが形成されない。下部領域6aを有さない保護層が形成された場合であっても、針状結晶61Aの配列体によって、受酸が可能であるが、受酸機能を高めるためには、針状結晶61の配設密度が高い下部領域6aが形成される方が好ましい。 If a method for forming acicular crystals such as a CVD method or an electrodeposition method is employed, most of the acicular crystals grow in a direction substantially perpendicular to the surface to be plated. When such a method is employed, the second acicular crystal 61B does not grow, and the lower region 6a having a high arrangement density of the acicular crystals 61 is not formed. Even when a protective layer having no lower region 6a is formed, acid can be received by the array of needle crystals 61A. The lower region 6a having a high arrangement density is preferably formed.
針状結晶が成長する複数の起点が、めっき対象表面上において互いに離間して位置していると、めっき対象表面は、該めっき対象表面にほぼ垂直に成長した多数の針状結晶の間から露出する。これに対し、上記形成方法によれば、めっき対象表面にほぼ垂直に(めっき対象表面とのなす角度が所定の角度範囲内になるように)成長した針状結晶(第1針状結晶61Aにほぼ相当)によって覆われないめっき対象表面の露出部は、めっき対象表面に垂直な方向から離れた方向に成長する針状結晶(第2針状結晶61Bにほぼ相当)によって、実質的に完全に覆われる。すなわち、上記形成方法によって、光電変換装置21と封止膜7とを良好に分離可能な保護層6の形成が可能となる。 When a plurality of starting points on which the acicular crystal grows are positioned apart from each other on the surface to be plated, the surface to be plated is exposed from among a large number of acicular crystals grown almost perpendicular to the surface to be plated. To do. On the other hand, according to the above forming method, the acicular crystal grown on the surface of the plating object substantially perpendicularly (so that the angle formed with the surface of the plating object is within a predetermined angle range) (on the first acicular crystal 61A). The exposed portion of the surface to be plated that is not covered by the substantially equivalent) is substantially completely formed by needle-like crystals (substantially equivalent to the second needle-like crystals 61B) that grow in a direction away from the direction perpendicular to the surface to be plated. Covered. That is, by the above formation method, it is possible to form the protective layer 6 capable of satisfactorily separating the photoelectric conversion device 21 and the sealing film 7.
針状結晶61が成長する方向は、針状結晶61が成長する起点となる部分の結晶方位または結晶性にも依存する。例えば、めっき対象表面が水酸基を有する場合は、めっき対象表面が針状結晶61の成長の起点となり得るが、めっき対象表面に係る結晶方位が揃っている場合は、針状結晶61の成長時の結晶方位が揃ってしまうことがある。 The direction in which the acicular crystal 61 grows also depends on the crystal orientation or crystallinity of the portion that is the starting point from which the acicular crystal 61 grows. For example, when the surface of the plating target has a hydroxyl group, the surface of the plating target can be a starting point for the growth of the needle-shaped crystal 61, but when the crystal orientation related to the surface of the plating target is aligned, Crystal orientation may be aligned.
このため、針状結晶61が成長する起点となる部分は、結晶性を示し、かつランダムな結晶方位を有するか、または結晶性を示さないことが好ましい。例えば、微小領域9と同じ材料からなる粒子(表面水酸基を有する物質)が、結晶性を示し、かつランダムな結晶方位を有するもの、または結晶性を示さないものである場合、核となる粒子から成長する針状結晶61の結晶方位がランダムとなる。ただし、核となる粒子が結晶性を有していても、ある粒子の結晶方位と、該粒子から成長する針状結晶61の結晶方位とは、必ずしも一致しない。 For this reason, it is preferable that the part from which the acicular crystal 61 grows exhibits crystallinity and has a random crystal orientation or does not exhibit crystallinity. For example, when the particle (substance having a surface hydroxyl group) made of the same material as that of the microregion 9 shows crystallinity and has a random crystal orientation or does not show crystallinity, The crystal orientation of the growing needle crystal 61 is random. However, even if the core particle has crystallinity, the crystal orientation of a certain particle does not necessarily match the crystal orientation of the needle crystal 61 that grows from the particle.
針状結晶61が、ランダムな方向に成長する場合、隣接し合う針状結晶61が相互に立体障害となって結合し合い、その結果、下部領域6aによって、めっき対象表面が実質的に覆われる。 When the acicular crystal 61 grows in a random direction, the adjacent acicular crystals 61 are sterically hindered and bonded to each other, and as a result, the lower region 6a substantially covers the surface to be plated. .
ここで、めっき対象表面に粒子を配置する際、例えば、針状結晶61の成長の起点となる粒子(微粒子)が分散したコロイド溶液を、めっき対象表面にディップコート、スプレーコート、スピンコート、または滴下すると、通常、該粒子の結晶方位が揃わない。その結果、めっき対象表面上に、結晶方位がランダムな粒子が配置される。 Here, when the particles are arranged on the surface to be plated, for example, a colloidal solution in which particles (fine particles) serving as starting points for the growth of the needle-like crystals 61 are dispersed on the surface to be plated by dip coating, spray coating, spin coating, or When dropped, usually the crystal orientations of the particles are not aligned. As a result, particles having a random crystal orientation are arranged on the surface to be plated.
また、任意の起点から、めっき対象表面に垂直な方向から大きく異なる方向に成長する第2針状結晶61Bは、隣接する他の起点から成長する針状結晶61に阻まれて、長くは成長することができない。その一方で、めっき対象表面にほぼ垂直な方向に成長する第1針状結晶61Aは、他の針状結晶61に阻まれることなく長く成長することが可能である。このようにして、保護層6の全体としては、針状結晶61の長手方向の向きが揃う。したがって、例えば、針状結晶61の長手方向とc軸とが一致している場合は、針状結晶61の配列体は、c軸配向することになる。 Further, the second acicular crystal 61B that grows from an arbitrary starting point in a direction significantly different from the direction perpendicular to the surface to be plated is hindered by the acicular crystal 61 that grows from another adjacent starting point and grows longer. I can't. On the other hand, the first needle crystal 61A that grows in a direction substantially perpendicular to the surface to be plated can grow for a long time without being blocked by other needle crystals 61. In this way, the longitudinal direction of the acicular crystal 61 is aligned as the entire protective layer 6. Therefore, for example, when the longitudinal direction of the acicular crystal 61 and the c-axis coincide with each other, the array of acicular crystals 61 is c-axis oriented.
また、めっき対象表面を針状結晶61からなる保護層6で実質的に覆うには、成長の起点がある程度密に存在することが必要である。以下では、成長の起点が粒子(微粒子)であるものとして、成長の起点をある程度密に存在させる方法について説明する。 Further, in order to substantially cover the surface to be plated with the protective layer 6 made of the needle-like crystals 61, it is necessary that the growth starting points exist to some extent. In the following, a method will be described in which the growth starting points are assumed to be particles (fine particles) and the growth starting points exist to a certain extent.
ZnOからなる針状結晶61の配列体が形成される場合、成長起点となる粒子(ZnOからなる微粒子)は、例えば、酢酸亜鉛2水和物(ZnOの前駆体)を溶解したエタノール溶液をめっき対象表面にスピンコートして、該めっき対象表面を加熱(焼成)し、酢酸亜鉛を熱分解することによって形成される。ここでは、加熱温度によって、非晶質のZnOからなる微粒子、および/または、結晶質で且つ結晶方位がランダムであるZnOからなる微粒子が得られる。また、結晶質で且つ結晶方位がランダムであるZnOからなる微粒子の間に、ZnOからなる非晶質のマトリクスが存在する状態も生じ得る。 When an array of acicular crystals 61 made of ZnO is formed, the growth starting particles (fine particles made of ZnO) are plated with, for example, an ethanol solution in which zinc acetate dihydrate (ZnO precursor) is dissolved. It is formed by spin-coating the target surface, heating (baking) the target surface for plating, and thermally decomposing zinc acetate. Here, depending on the heating temperature, fine particles made of amorphous ZnO and / or fine particles made of ZnO that are crystalline and random in crystal orientation are obtained. In addition, there may be a state in which an amorphous matrix made of ZnO exists between fine particles made of ZnO that are crystalline and have random crystal orientations.
この場合、エタノール溶液中の酢酸亜鉛2水和物の濃度を、約0.001モル/リットル〜約0.1モル/リットルとすることにより、成長すべき針状結晶61がめっき対象表面を実質的に覆う程度に、ZnOからなる微粒子を密に存在(例えば、薄膜を構成するように存在)させることができる。エタノール溶液中の酢酸亜鉛2水和物の濃度が低すぎる場合、めっき対象表面に形成される微粒子の密度が低くなりすぎ、針状結晶61がめっき対象表面を実質的に覆わない。ただし、スピンコートおよび熱分解の実施回数を増やすことで、上記濃度が0.001モル/リットル以下であっても、針状結晶61がめっき対象表面を密に覆う程度に、針状結晶61の成長起点となる微粒子を密に存在させることが可能となる。 In this case, by adjusting the concentration of zinc acetate dihydrate in the ethanol solution to about 0.001 mol / liter to about 0.1 mol / liter, the acicular crystal 61 to be grown substantially covers the surface to be plated. Thus, fine particles made of ZnO can be densely present (for example, exist so as to form a thin film) as much as possible. When the concentration of zinc acetate dihydrate in the ethanol solution is too low, the density of fine particles formed on the surface to be plated becomes too low, and the needle-like crystals 61 do not substantially cover the surface to be plated. However, by increasing the number of times of spin coating and thermal decomposition, even if the concentration is 0.001 mol / liter or less, the acicular crystals 61 can be covered to the extent that the acicular crystals 61 cover the surface to be plated closely. It becomes possible to make the fine particles which become the growth starting point exist densely.
しかし、この場合、微粒子が部分的に凝集し、凝集した微粒子の上に針状結晶61が形成され、めっき対象表面と針状結晶61(すなわち保護層6)との密着強度が高まらない。このため、針状結晶61の剥がれなどによって、めっき対象表面が露出する場合がある。したがって、スピンコートの回数を、1回〜5回とすることが好ましい。 However, in this case, the fine particles partially agglomerate and the acicular crystals 61 are formed on the agglomerated fine particles, and the adhesion strength between the surface to be plated and the acicular crystals 61 (that is, the protective layer 6) does not increase. For this reason, the surface to be plated may be exposed due to peeling of the acicular crystals 61 or the like. Therefore, the number of spin coating is preferably 1 to 5 times.
ここで、ZnOからなる針状結晶61が成長する際、ZnOからなる微粒子は、該針状結晶61に取り込まれる。このため、針状結晶61の成長開始時において針状結晶とめっき対象表面とが直接接触していない場合であっても、針状結晶61の成長が完了するまでには、針状結晶61とめっき対象表面とが直接接触し得る。そして、針状結晶61の成長が完了した時点では、針状結晶61とめっき対象表面とが直接接触している面積がある程度大きければ、めっき対象表面と針状結晶61との密着強度が高まる。 Here, when the acicular crystal 61 made of ZnO grows, the fine particles made of ZnO are taken into the acicular crystal 61. For this reason, even if the acicular crystal and the surface to be plated are not in direct contact at the start of the growth of the acicular crystal 61, The surface to be plated can be in direct contact. When the growth of the acicular crystal 61 is completed, if the area where the acicular crystal 61 and the surface of the plating target are in direct contact is large to some extent, the adhesion strength between the surface of the plating target and the acicular crystal 61 is increased.
しかしながら、エタノール溶液中の酢酸亜鉛2水和物の濃度が0.1モル/リットル程度よりも高い場合、凝集した微粒子上に針状結晶61が形成されてしまう。この場合、針状結晶61の成長が完了した時点において、めっき対象表面と針状結晶61の配列体との接触面積が小さくなるか、めっき対象表面と針状結晶61の配列体とが接触しない。このため、めっき対象表面と針状結晶61との密着強度が低下し、針状結晶61の剥がれが発生する。その結果、めっき対象表面が露出してしまい、針状結晶61の配列体によってめっき対象表面を実質的に覆うことができない。 However, when the concentration of zinc acetate dihydrate in the ethanol solution is higher than about 0.1 mol / liter, needle-like crystals 61 are formed on the aggregated fine particles. In this case, when the growth of the needle crystal 61 is completed, the contact area between the surface to be plated and the array of needle crystals 61 is reduced, or the surface of the plating object and the array of needle crystals 61 are not in contact with each other. . For this reason, the adhesion strength between the surface to be plated and the needle crystal 61 is lowered, and the needle crystal 61 is peeled off. As a result, the surface to be plated is exposed and the surface to be plated cannot be substantially covered with the array of needle-like crystals 61.
酢酸亜鉛2水和物が溶解しているエタノール溶液をめっき対象表面にスピンコートした後の加熱の温度が、180℃〜500℃であれば、めっき対象表面上においてZnOからなる微粒子が得られる。この温度範囲のうちでも、低い温度で加熱する場合は、ZnOからなる微粒子を得るために要する加熱時間が長くなる。なお、用いた塩(前駆体)が分解して、目的の材料からなる粒子が得られるのであれば、熱分解(マイクロ波加熱によるものを含む)の代わりに、加水分解、脱水縮合、プラズマ照射などが行われてもよい。 If the heating temperature after spin-coating the ethanol solution in which zinc acetate dihydrate is dissolved on the surface to be plated is 180 ° C. to 500 ° C., fine particles made of ZnO are obtained on the surface to be plated. Even in this temperature range, when heating at a low temperature, the heating time required to obtain fine particles made of ZnO becomes long. If the salt (precursor) used is decomposed to obtain particles of the target material, hydrolysis, dehydration condensation, plasma irradiation can be used instead of thermal decomposition (including those by microwave heating). Etc. may be performed.
また、この形成方法が、めっき対象表面に上記粒子を配置する工程を含む場合は、針状結晶61の成長完了後、上記粒子の一部が、微小領域9として残ることがある。この場合、微小領域9により、針状結晶61とめっき対象表面との密着性を向上させることができる。そして、無電解めっきに先立ってめっき対象表面上に配置される上記粒子の密度により、めっき対象表面と針状結晶61の配列体との密着強度を制御することができる。 In addition, when this forming method includes a step of arranging the particles on the surface to be plated, a part of the particles may remain as the minute region 9 after the growth of the acicular crystal 61 is completed. In this case, the adhesion between the acicular crystal 61 and the surface to be plated can be improved by the minute region 9. The adhesion strength between the surface to be plated and the array of needle crystals 61 can be controlled by the density of the particles arranged on the surface to be plated prior to electroless plating.
さらに、この形成方法では、例えば、無電解めっきを行う時間を制御することにより、針状結晶61の長さや密度を制御することができる。また、針状結晶61は、複数回の無電解めっきにより、繰り返し成長させてもよい。 Furthermore, in this formation method, for example, the length and density of the needle-like crystals 61 can be controlled by controlling the time for performing electroless plating. The needle-like crystal 61 may be repeatedly grown by a plurality of times of electroless plating.
上述した形成方法により、高い密度で針状結晶61が形成された保護層6が形成される。図11は、上記形成方法によって形成された多数の針状結晶61からなる針状結晶61の配列体の具体例を示す図である。図11では、針状結晶61の配列体を側方から走査電子顕微鏡によって撮影することで得られた写真(SEM写真とも言う)が示されている。ここでは、針状結晶61の配列体の厚みが、1.2μm〜1.3μm程度であり、且つ下部領域6aに相当する配列体の厚みが、50nm以下となっている。なお、第1針状結晶61Aの先端側から撮影したSEM写真によって測定した上部領域6bにおける第1針状結晶61Aの密度は、例えば、1μm×1μmの投影面積あたり1000本以上となる。 By the formation method described above, the protective layer 6 in which the needle crystals 61 are formed at a high density is formed. FIG. 11 is a diagram showing a specific example of an array of acicular crystals 61 composed of a large number of acicular crystals 61 formed by the above-described forming method. FIG. 11 shows a photograph (also referred to as an SEM photograph) obtained by photographing the array of needle crystals 61 from the side with a scanning electron microscope. Here, the thickness of the array of needle-like crystals 61 is about 1.2 μm to 1.3 μm, and the thickness of the array corresponding to the lower region 6a is 50 nm or less. The density of the first needle crystals 61A in the upper region 6b measured by the SEM photograph taken from the tip side of the first needle crystals 61A is, for example, 1000 or more per 1 μm × 1 μm projection area.
なお、このようにして形成される保護層6の上に、例えば、EVAおよび架橋剤を含むEVA組成物を加熱圧延して成膜することによって封止膜7が形成される。その後、封止膜7の上に保護基板8が積層されて、例えば、135℃〜180℃程度の温度で加熱加圧してEVAを架橋によって硬化させ、封止膜7と保護基板8とが接着一体化される。これにより、光電変換装置21、保護層6、封止膜7、および保護基板8が積層されて一体化された光電変換モジュール20が得られる。 Note that the sealing film 7 is formed on the protective layer 6 thus formed by, for example, heat-rolling and forming an EVA composition containing EVA and a crosslinking agent. Thereafter, the protective substrate 8 is laminated on the sealing film 7, and for example, the EVA is cured by crosslinking by heating and pressurizing at a temperature of about 135 ° C. to 180 ° C., and the sealing film 7 and the protective substrate 8 are bonded. Integrated. Thereby, the photoelectric conversion module 20 in which the photoelectric conversion device 21, the protective layer 6, the sealing film 7, and the protective substrate 8 are stacked and integrated is obtained.
<(5)一実施形態のまとめ>
以上のように、一実施形態に係る光電変換モジュール20では、光電変換装置21の表面に、受酸機能を有する針状結晶61からなる保護層6が設けられる。この保護層6は、エステル結合を有する樹脂を含む封止膜7が加水分解して生じる酸を捕捉する。このため、酸が光電変換装置21を腐食する不具合の発生が防止される。また、針状結晶61は、結晶質であるために光透過性も良好であるとともに、針状結晶61の配列体からなる保護層6では、封止膜7側の表面積も大きいため、より多くの酸の捕捉が可能である。したがって、透明性を確保しつつ、受酸による劣化防止の機能が高められる。これにより、光電変換モジュール20における出力特性の確保と耐久性の向上との両立が図られる。
<(5) Summary of one embodiment>
As mentioned above, in the photoelectric conversion module 20 which concerns on one Embodiment, the protective layer 6 which consists of the acicular crystal | crystallization 61 which has an acid accepting function is provided in the surface of the photoelectric conversion apparatus 21. FIG. The protective layer 6 captures an acid generated by hydrolysis of the sealing film 7 containing a resin having an ester bond. For this reason, generation | occurrence | production of the malfunction which an acid corrodes the photoelectric conversion apparatus 21 is prevented. In addition, since the acicular crystal 61 is crystalline, it has good light transmittance, and the protective layer 6 made of an array of acicular crystals 61 has a large surface area on the sealing film 7 side, and therefore more. It is possible to capture acid. Therefore, the function of preventing deterioration due to acid reception is enhanced while ensuring transparency. Thereby, coexistence with the ensuring of the output characteristic in the photoelectric conversion module 20 and a durable improvement is achieved.
さらに、上記保護層6は、光電変換セル10の受光面側に設けられるため、反射防止膜の機能も果たす。このため、製造コストの上昇を招くことなく、反射防止の機能も付加することが可能である。 Furthermore, since the protective layer 6 is provided on the light receiving surface side of the photoelectric conversion cell 10, it also functions as an antireflection film. For this reason, it is possible to add an antireflection function without increasing the manufacturing cost.
また、封止膜7から光電変換セル10への酸の浸入をより確実に防止する観点から言えば、保護層6は、光電変換セル10側において針状結晶61の配設密度が高い下部領域6aを有することが好ましい。そして、この下部領域6aが光電変換セル10の表面を実質的に覆っていることがより好ましく、封止膜7が保護層6の存在によって光電変換セル10の表面と接触していないことが更に好ましい。 Further, from the viewpoint of more surely preventing acid from entering the photoelectric conversion cell 10 from the sealing film 7, the protective layer 6 is a lower region where the disposition density of the acicular crystals 61 is high on the photoelectric conversion cell 10 side. 6a is preferred. It is more preferable that the lower region 6 a substantially covers the surface of the photoelectric conversion cell 10, and that the sealing film 7 is not in contact with the surface of the photoelectric conversion cell 10 due to the presence of the protective layer 6. preferable.
<(6)変形例>
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
<(6) Modification>
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
上記一実施形態では、主として、光電変換を担う層が、カルコパイライト系のI-III-VI族化合物にて構成された場合を対象に説明しているが、これに限られない。例えば、光電変換セルと封止膜との間に受酸機能を有する針状結晶からなる保護層を設けることによる、光電変換モジュールにおける出力特性の確保と耐久性の向上との両立は、Si多結晶基板や単結晶基板その他の光電変換材料を用いた光電変換モジュールにおいても、同様に実現可能である。また、例えば、陽極と負極とをともに非受光面側に設けたバックコンタクト型の光電変換装置などにおいても、本発明は適用可能である。 In the above embodiment, the case where the layer responsible for photoelectric conversion is mainly composed of a chalcopyrite-based I-III-VI group compound is described, but the present invention is not limited to this. For example, by providing a protective layer made of acicular crystals having an acid-accepting function between the photoelectric conversion cell and the sealing film, ensuring both output characteristics and improvement in durability in the photoelectric conversion module can The same can be realized in a photoelectric conversion module using a crystal substrate, a single crystal substrate, or other photoelectric conversion materials. Further, for example, the present invention can be applied to a back contact type photoelectric conversion device in which both an anode and a negative electrode are provided on the non-light-receiving surface side.
さらに、例えば、光電変換セルの非受光面側において、光電変換セルと封止膜との間に受酸機能を有する針状結晶からなる保護層が設けられれば、非受光面側における太陽電池セルの腐食が防止される。 Furthermore, for example, if a protective layer made of acicular crystals having an acid-receiving function is provided between the photoelectric conversion cell and the sealing film on the non-light-receiving surface side of the photoelectric conversion cell, the solar battery cell on the non-light-receiving surface side Corrosion is prevented.
1 基板
2 下部電極層
3 光電変換層
4 上部電極層
5 グリッド電極
6 保護層
6a 下部領域
6b 上部領域
7 封止膜
8 保護基板
10 光電変換セル
20 光電変換モジュール
21 光電変換装置
31 光吸収層
32 バッファ層
45 接続部
61 針状結晶
61A 第1針状結晶
61B 第2針状結晶
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Lower electrode layer 3 Photoelectric conversion layer 4 Upper electrode layer 5 Grid electrode 6 Protective layer 6a Lower region 6b Upper region 7 Sealing film 8 Protective substrate 10 Photoelectric conversion cell 20 Photoelectric conversion module 21 Photoelectric conversion device 31 Light absorption layer 32 Buffer layer 45 Connection portion 61 Acicular crystal 61A First acicular crystal 61B Second acicular crystal
Claims (8)
前記光電変換セルの表面上に設けられた、受酸の機能を有する多数の針状結晶が配設された保護層と、
前記保護層上に設けられた、エステル結合を有する樹脂を含む封止膜と、
を備えることを特徴とする光電変換モジュール。 A photoelectric conversion cell;
A protective layer provided on the surface of the photoelectric conversion cell, on which a large number of needle-like crystals having an acid accepting function are disposed;
A sealing film containing a resin having an ester bond provided on the protective layer;
A photoelectric conversion module comprising:
前記針状結晶が、
金属酸化物によって構成されることを特徴とする光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to claim 1,
The acicular crystals are
A photoelectric conversion module comprising a metal oxide.
前記金属酸化物が、
酸化亜鉛、および酸化マグネシウムのうちの少なくとも一方の金属酸化物を含むことを特徴とする光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to claim 2,
The metal oxide is
A photoelectric conversion module comprising at least one metal oxide of zinc oxide and magnesium oxide.
前記針状結晶が、
酸化亜鉛と酸化マグネシウムの混晶によって構成されることを特徴とする光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to claim 2,
The acicular crystals are
A photoelectric conversion module comprising a mixed crystal of zinc oxide and magnesium oxide.
前記保護層が、
前記光電変換セルとは反対側の部分を構成している第1領域と、前記光電変換セル側の部分を構成しており且つ前記第1領域よりも前記針状結晶の配設密度が高い第2領域と、を有することを特徴とする光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 4, wherein
The protective layer is
A first region constituting a portion on the opposite side of the photoelectric conversion cell; a first region constituting a portion on the photoelectric conversion cell side and having a higher density of acicular crystals than the first region; And a photoelectric conversion module having two regions.
前記第2領域が、
前記光電変換セルの表面を実質的に覆っていることを特徴とする光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to claim 5,
The second region is
A photoelectric conversion module characterized by substantially covering the surface of the photoelectric conversion cell.
前記封止膜が、
前記保護層の存在によって、前記光電変換セルの表面と接触していないことを特徴とする光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 6, wherein
The sealing film is
The photoelectric conversion module, which is not in contact with the surface of the photoelectric conversion cell due to the presence of the protective layer.
前記保護層が、
前記光電変換セルの受光面側の表面上に設けられていることを特徴とする光電変換モジュール。 The photoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 7,
The protective layer is
A photoelectric conversion module provided on a light receiving surface side surface of the photoelectric conversion cell.
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