JP2013115233A - Photoelectric conversion module - Google Patents
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Abstract
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.
太陽光発電等に使用される光電変換モジュールは、様々な種類のものがある。その中でも、CIS系(銅インジウムセレナイド系)、CIGS系(銅インジウムガリウムセレナイド系)等のカルコパイライト系の材料は、比較的低コストで大面積の光電変換モジュールを容易に製造できる点から、研究開発が進められている。 There are various types of photoelectric conversion modules used for photovoltaic power generation and the like. Among these, chalcopyrite materials such as CIS (copper indium selenide) and CIGS (copper indium gallium selenide) are easy to manufacture large-area photoelectric conversion modules at a relatively low cost. Research and development is ongoing.
このような光電変換モジュールにおいては、外部から水分が浸入した場合、上記した材料からなる光起電性要素が劣化し、光電変換効率が低下する場合がある。そのため、光起電性要素の周囲には、ポリマー材料からなる被覆部材が設けられている。さらに、このような光電変換モジュールでは、支持体となる基板の外周部に封止部材を設けて防水効果を高めている(例えば、特許文献1参照)。 In such a photoelectric conversion module, when moisture enters from the outside, the photovoltaic element made of the above-described material may be deteriorated, and the photoelectric conversion efficiency may be lowered. Therefore, a covering member made of a polymer material is provided around the photovoltaic element. Further, in such a photoelectric conversion module, a sealing member is provided on the outer peripheral portion of the substrate serving as a support to enhance the waterproof effect (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来の光電変換モジュールでは、高温の環境下で使用されると、被覆部材が膨張し、該被覆部材と封止部材との境界部近傍の基板に応力が集中しやすくなっていた。これにより、上記境界部において基板にクラックが発生する場合があった。 However, in a conventional photoelectric conversion module, when used in a high temperature environment, the covering member expands, and stress tends to concentrate on the substrate in the vicinity of the boundary between the covering member and the sealing member. As a result, cracks may occur in the substrate at the boundary.
本発明の一つの目的は、基板におけるクラックの発生を低減し、信頼性の高い光電変換モジュールを提供することにある。 One object of the present invention is to provide a highly reliable photoelectric conversion module that reduces the occurrence of cracks in a substrate.
本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールは、第1基板と、該第1基板上に配置された光電変換部と、該光電変換部を覆う被覆部材と、該被覆部材上に配置された第2基板とを備えている。さらに、本実施形態では、前記第1基板と前記第2基板との間に前記光電変換部を囲うとともに前記被覆部材で内部空間を埋めるように枠状に配置された封止部材と、該封止部材の前記光電変換部側の内周縁部における前記第1基板上に配置された補強部材とを備えている。 A photoelectric conversion module according to an embodiment of the present invention is disposed on a first substrate, a photoelectric conversion unit disposed on the first substrate, a covering member that covers the photoelectric conversion unit, and the covering member. And a second substrate. Further, in the present embodiment, a sealing member disposed in a frame shape so as to surround the photoelectric conversion portion between the first substrate and the second substrate and fill an internal space with the covering member, and the sealing member And a reinforcing member disposed on the first substrate at the inner peripheral edge of the stop member on the photoelectric conversion portion side.
本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールでは、被覆部材と封止部材との境界部近傍の第1基板上に補強部材が設けられているため、当該境界部近傍に応力が集中しても、第1基板のクラックの発生を低減できる。 In the photoelectric conversion module according to one embodiment of the present invention, since the reinforcing member is provided on the first substrate in the vicinity of the boundary portion between the covering member and the sealing member, even if stress is concentrated in the vicinity of the boundary portion. The occurrence of cracks in the first substrate can be reduced.
本発明の光電変換モジュ−ルの実施形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。 An example of an embodiment of the photoelectric conversion module of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、光電変換モジュ−ルの一部である光電変換部について説明する。なお、各図には、後述する光電変換セルの配列方向をX軸とする右手系のXYZ座標が付している場合がある。 First, a photoelectric conversion unit that is a part of the photoelectric conversion module will be described. Each figure may have a right-handed XYZ coordinate with the X-axis being the alignment direction of photoelectric conversion cells described later.
<光電変換部>
光電変換部1は、第1基板(以下、基板2とする)の一主面上に設けられている。そして、この光電変換部1は、第1の電極としての下部電極3と、光吸収層4およびバッファ層5を備えた光電変換層と、透光性導電層6および集電電極7を備えた第2の電極としての上部電極とを有する。この光電変換部1では、下部電極3および上部電極で挟まれた光吸収層4およびバッファ層5によって光電変換が行なわれる。
<Photoelectric conversion unit>
The
この光電変換部1は、図1に示すように、複数の光電変換セル1a、1bが電気的に接続されるような態様を成している。具体的には、図1に示すように、一方の光電変換セル1aの上部電極(集電電極7)と、一方の光電変換セル1aに隣り合う他方の光電変換セル1bの下部電極3とが電気的に接続されている。これにより、隣接する光電変換セル1a、1bは、図1中のX方向に沿って直列接続され、基板2上で集積化されている。
As shown in FIG. 1, the
また、光電変換部1には、この光電変換部1で得られた電気出力を外部に導出するための出力電極8(出力電極8a、8b)がそれぞれ設けられている。
In addition, the
次に、光電変換部1の各部材について説明する。
Next, each member of the
下部電極3は、一方向(図1のX方向)に互いに間隔をあけて基板2の一主面上に複数配置されている。本実施形態では、図2に示すように、上記間隔に対応する分離溝P1によって互いに離間した3つの下部電極3が設けられている。なお、下部電極3の個数については、図1に示したものに限られない。このような下部電極3は、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)または金(Au)等の金属またはこれらの合金を含む薄膜であればよい。また、これらの金属が積層されてなる構造体であってもよい。この下部電極3は、例えば、基板2上にスパッタリング法または蒸着法等を利用して、厚さ0.2〜1μm程度に形成すればよい。
A plurality of
光吸収層4は、下部電極3上に配置されている。光吸収層4は、例えば、化合物半導体を含んでいる。このような化合物半導体としては、例えば、カルコゲン化合物半導体が挙げられる。カルコゲン化合物半導体は、カルコゲン元素である硫黄(S)、セレン(Se)またはテルル(Te)を含むものである。カルコゲン化合物半導体としては、例えば、I−III−VI化合物半導体がある。I−III−VI化合物半導体とは、I−B族元素(11族元素ともいう)、III−B族元素(13族元素ともいう)およびVI−B族元素(16族元素ともいう)の化合物半導体である。そして、このようなI−III−VI化合物半導体は、カルコパイライト構造を有し、カルコパイライト系化合物半導体とも呼ばれる(CIS系化合物半導体ともいう)。I−III−VI化合物半導体としては、例えば、二セレン化銅インジウム(CuInSe2)、二セレン化銅インジウム・ガリウム(Cu(In,Ga)Se2)、二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム(Cu(In,Ga)(Se,S)2)、二イオウ化銅インジウム・ガリウム(Cu(In,Ga)S2)または薄膜の二セレン・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・ガリウム等の多元化合物半導体薄膜がある。なお、光吸収層4が含む化合物半導体は、上
記したI−III−VI化合物半導体だけでなく、例えば、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)、硫黄(S)を含む、CZTS系のものであってもよい。このようなCZTS系化合物半導体としては、例えば、Cu2ZnSnS4が挙げられる。CZTS系化合物半導体は、I−III−VI化合物半導体のようにレアメタルを使用していないため、材料を確保しやすい。また、光吸収層4は、例えば、p型の導電型を有し、厚さが1〜3μm程度である。
The
光吸収層4は、例えばスパッタリング法または蒸着法等のような真空プロセスによって形成される。また、光吸収層4は、塗布法または印刷法等のプロセスによっても形成される。塗布法または印刷法では、例えば、光吸収層4に主として含まれる元素の錯体溶液を下部電極3の上に塗布した後、乾燥および熱処理を行なっている。
The
バッファ層5は、光吸収層4の+Z側の主面の上に設けられており、光吸収層4の第1導電型とは異なる第2導電型(ここではn型の導電型)を有する半導体を主に含む。なお、導電型が異なる半導体とは、伝導担体(キャリア)が異なる半導体である。また、光吸収層4の導電型がn型であり、バッファ層5の導電型がp型であってもよい。ここでは、バッファ層5と光吸収層4との間にヘテロ接合領域が形成されている。このため、各光電変換セルでは、ヘテロ接合領域を形成する光吸収層4とバッファ層5とにおいて光電変換が生じ得る。
The
バッファ層5は、化合物半導体を主に含む。このような化合物半導体としては、例えば硫化カドミウム(CdS)、硫化インジウム(In2S3)、硫化亜鉛(ZnS)、酸化亜鉛(ZnO)、セレン化インジウム(In2Se3)、In(OH,S)、(Zn,In)(Se,OH)および(Zn,Mg)O等が挙げられる。また、バッファ層5が1Ω・cm以上の抵抗率を有していれば、リ−ク電流の発生が低減され得る。なお、バッファ層5は、例えば、ケミカルバスデポジション(CBD)法等によって形成され得る。
The
また、バッファ層5は、光吸収層4の一主面の法線方向(+Z方向)に厚さを有する。この厚さは、例えば、10〜200nmに設定される。バッファ層5の厚さが100〜200nmであれば、バッファ層5の上に透光性導電層6がスパッタリング法等で形成される際に、バッファ層5においてダメージが生じ難くなる。
The
透光性導電層6は、バッファ層5の+Z側の主面の上に設けられており、例えば、n型の導電型を有する透明の導電層(透明導電層とも言う)である。この透光性導電層6は、光吸収層4において生じた電荷を取り出す電極(取出電極とも言う)として働く。透光性導電層6は、バッファ層5よりも低い抵抗率を有する材料を主に含む。透光性導電層6には、いわゆる窓層と呼ばれるものが含まれてもよいし、窓層と透明導電層とが含まれてもよい。
The translucent
透光性導電層6は、禁制帯幅が広く且つ透明で低抵抗の材料を主に含んでいる。このような材料としては、例えば酸化亜鉛(ZnO)、酸化亜鉛の化合物、錫が含まれた酸化インジウム(ITO)および酸化錫(SnO2)等の金属酸化物半導体等が挙げられる。酸化亜鉛の化合物は、アルミニウム、ボロン、ガリウム、インジウムおよびフッ素のうちの何れか1つの元素等が含まれたものである。
The translucent
透光性導電層6は、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長(CVD)法等によって形成され得る。透光性導電層6の厚さは、例えば、0.05〜3.0μmである。ここで、透光性導電層6が、1Ω・cm未満の抵抗率と、50Ω/□以下のシート抵抗とを有していれば、透光性導電層6を介して光吸収層4から電荷が良好に取り出され得る。
The translucent
バッファ層5および透光性導電層6は、光吸収層4が吸収し得る光の波長帯域に対して、光を透過させ易い性質(光透過性とも言う)を有していてもよい。これにより、光吸収層4における光の吸収効率の低下が低減され得る。また、透光性導電層6の厚さが0.05〜0.5μmであれば、透光性導電層6における光透過性が高められると同時に、光電変換によって生じた電流が良好に伝送され得る。さらに、透光性導電層6の絶対屈折率とバッファ層5の絶対屈折率とが略同一であれば、透光性導電層6とバッファ層5との界面で光が反射することで生じる入射光のロスが低減され得る。
The
集電電極7は、透光性導電層6の+Z側の主面(一主面とも言う)の上に設けられている線状部7aと、接続部7bを有している。そして、例えば、光電変換セル1aの透光性導電層6によって集められた電荷は、線状部7aによってさらに集められ、接続部7bを介して隣接する光電変換セル1bに伝達され得る。
The
この線状部7aが設けられることで、透光性導電層6における導電性が補われるため、透光性導電層6の薄層化が可能となる。これにより、電荷の取り出し効率の確保と、透光性導電層6における光透過性の向上とが両立し得る。なお、線状部7aが、例えば、銀等の導電性が優れた金属を主に含んでいれば、光電変換部1における変換効率が向上し得る。なお、線状部7aに含まれる金属としては、例えば銅、アルミニウムおよびニッケル等が挙げられる。
By providing the
また、線状部7aの幅は、50〜400μmであれば、隣接する光電変換セル1aおよび光電変換セル1b間における良好な導電が確保されつつ、光吸収層4への光の入射量の低下が低減され得る。1つの光電変換セルに複数の線状部7aが設けられる場合、該複数の線状部7aの間隔は、例えば、2.5mm程度であればよい。
Moreover, if the width | variety of the
なお、線状部7aの表面が、光吸収層4が吸収し得る波長領域の光を反射する性質を有していれば、光電変換部1がモジュ−ル化された際に、線状部7aの表面で反射した光が、モジュール内で再び反射して光吸収層4に入射し得る。これにより、光電変換部1における変換効率が向上し得る。このような線状部7a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が添加されたペーストを用いて形成すればよい。また、アルミニウム等の光反射率の高い金属が線状部7aの表面に蒸着されることによっても実現できる。
In addition, if the surface of the
接続部7bは、図2に示すように、光吸収層4およびバッファ層5を分離する分離溝P2内に配置されている。この接続部7bは、線状部7aと電気的に接続している。そして、例えば、光電変換セル1a内に位置する接続部7bは、分離溝P2を通って隣の光電変換セル1bから延伸されている下部電極3に接続するような垂下部を有している。これにより接続部7bは、図1において、光電変換セル1aの上部電極(透光性導電層6および線状部7a)と、光電変換セル1bの下部電極3とを電気的に接続できる。なお、図1では、透光性導電層6に電気的に接続された光電変換セル1aの線状部7aと光電変換セル1bの下部電極3とを直に接続しているが、この形態に限られない。接続部7bは、例えば、分離溝P2に配置されるバッファ層5および透光性導電層6の少なくとも一方を介して光電変換セル1aの上部電極と光電変換セル1bの下部電極3とを電気的に接続する形態であってもよい。すなわち、上部電極は、透光性導電層6のみで構成されていてもよい。このとき、接続部7bは、分離溝P2内に透光性導電層6が配置されているような態様となる。
As shown in FIG. 2, the
接続部7bは、線状部7aと同様の材質、方法で作製してもよい。そのため、接続部7bは、線状部7aの形成と同時に行なってもよい。また、接続部7bは、線状部7aの一部であってもよい。
The connecting
出力電極8a、8bは、各光電変換セルで光から変換された電流を外部に出力するものである。出力電極8aおよび出力電極8bは、一方が正極であり、他方が負極である。本実施形態では、光電変換部1の一端側に出力電極8a、他端側に出力電極8bがそれぞれ設けられている。すなわち、出力電極8aおよび出力電極8bは、光電変換部1と電気的に接続されているといえる。具体的に、本実施形態において、出力電極8aは、光電変換セル1aの一端側(−X方向)に位置する下部電極3の一部が延在された部位に相当する。一方で、出力電極8bは、光電変換セル1bの他端側(+X方向)に位置する下部電極3の一部が延在された部位に相当する。なお、本実施形態では、出力電極8aおよび出力電極8bを下部電極3の一部を延在させて形成しているが、これに限られない。出力電極8aおよび出力電極8bは、例えば、光電変換セルの上部電極の一部を延在させて形成してもよい。また、光電変換セルが3個以上配列されるような場合は、光電変換部1の一端に位置する光電変換セルに出力電極8aが設けられ、光電変換部1の他端に位置する光電変換セルに出力電極8bが設けられる。
The
次に、光電変換部1の製造方法の一例について説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the
まず、基板2の略全面にモリブデン等の金属をスパッタリング法で成膜し、金属層を形成する。次いで、金属層の所望の位置にYAG(イットリウム、アルミニウム、ガーネット)レーザ等を照射して分割溝P1を形成し、複数の下部電極3を得る。次に、パターニングされた下部電極3上に光吸収層4をスパッタリング法、蒸着法または印刷法等を用いて成膜する。次いで、光吸収層4上にバッファ層5をケミカルバスデポジション法(CBD法)等で成膜する。
First, a metal such as molybdenum is formed on the substantially entire surface of the
次に、スパッタリング法または有機金属気相成長法(MOCVD法)等でバッファ層5上に透光性導電層6を成膜する。次いで、メカニカルスクライビング等で分割溝P2を形成して、光吸収層4、バッファ層5および透光性導電層6をパターニングする。次に、透光性導電層6上にスクリーン印刷法等で金属ペーストを塗布した後、焼成して集電電極7を形成する。次いで、メカニカルスクライビング等でY方向に沿って分割溝P3を形成してパターニングを行なうことにより、X方向に配列する複数の光電変換セルを形成することによって、光電変換部1が形成される。
Next, the translucent
次に、X方向における両端に位置する光電変換セル(本実施形態では光電変換セル1aおよび光電変換セル1b)について、例えばブレードおよびホイールブラシ等などを用いて光吸収層4、バッファ層5、透光性導電層6および集電電極7等を2〜7mm程度の幅で削り取り、下部電極3の一部を延在させる。これにより、光電変換セル1aの一端部に出力電極8aを形成し、光電変換セル1bの他端部に出力電極8bが形成される。
Next, for the photoelectric conversion cells (
<光電変換モジュール>
次に、本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールMについて図3乃至図6を参照しつつ説明する。光電変換モジュールMは、図3乃至図5に示すように、光電変換部1と、基板2と、被覆部材9と、第2基板としての保護基板10と、配線導体11と、封止部材12と、補強部材13とを備えている。なお、図3において、基板2と保護基板10との間に配置されている各部材は、便宜上、点線ではなく、実線で示している。また、図4および図6は、保護基板10を省略した図となっており、被覆部材9および封止部材12で覆われている各部材を点線で示している。
<Photoelectric conversion module>
Next, a photoelectric conversion module M according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 3 to 5, the photoelectric conversion module M includes a
第1基板としての基板2は、光電変換部1を支持する機能を有している。この基板2の材質としては、例えば厚さ1〜3mm程度の青板ガラス(ソーダライムガラス)およびポリイミド樹脂などの耐熱性プラスチック等が挙げられる。また、基板2としては、表面を酸化膜などの絶縁膜で被覆した厚さ100〜200μm程度のステンレスまたはチタン等
の金属箔を用いてもよい。また、基板2の形状は、例えば矩形状、円形状等の平板状であればよい。
The
被覆部材9は、図5に示すように、基板2および保護基板10の互いに対向する一主面間に充填されている。この被覆部材9は、主として光電変換部1を保護する機能を有しており、光電変換部1を覆うように配置されている。このような被覆部材9としては、例えば共重合したエチレンビニルアセテート(EVA)を主成分とする樹脂が挙げられる。なお、EVAには、樹脂の架橋を促進すべく、トリアリルイソシアヌレート等の架橋剤が含まれていてもよい。また、EVAにより、基板2と保護基板10とを接着し、これらが一体化されていてもよい。
As shown in FIG. 5, the covering member 9 is filled between one main surface of the
第2基板としての保護基板10は、被覆部材9と接触するように設けられており、光電変換部1等を外部から保護する機能を有している。この保護基板10の大きさおよび形状は、基板2とほぼ同等のものである。保護基板10は、光透過率と必要な強度の点から、例えば、風冷強化した白板ガラス等を用いることができる。
The
配線導体11は、出力電極8と電気的に接続されており、光電変換部1で得られた出力を出力電極8を介して外部に導く機能を有している。本実施形態において、配線導体11aは、出力電極8aと電気的に接続されている。すなわち、配線導体11aは、第1の電極としての下部電極3と電気的に接続されている。一方で、配線導体11bは、出力電極8bと電気的に接続されている。出力電極8bは、図2に示すように、上部電極(集電電極7)と電気的に接続されている。すなわち、配線導体11bは、第2の電極としての上部電極と電気的に接続されている。これにより、一対の配線導体11a、11bは、第1の電極(下部電極3)および第2の電極(上部電極)にそれぞれ電気的に接続されていることとなる。
The
このような配線導体11としては、例えば厚み0.3〜2.0mm程度の銅、銀およびアルミニウム等を含む金属箔を用いることができる。また、配線導体11は、上記した金属を含む合金またはこれらの金属の積層体であってもよい。また、配線導体11の幅は、例えば、出力電極8a、8bの幅の50%〜90%程度であればよい。配線導体11は、出力電極8と半田を介して接続される。また、半田は、予め配線導体11にコーティングされていてもよい。
As such a
配線導体11は、基板2に設けられた貫通孔2aを介して基板2の裏面側に導出され、端子ボックス(図示なし)まで延びている。貫通孔2aは、基板2の一主面から他主面に向かって形成されている。すなわち、貫通孔2aは、基板2を上下に貫通している。貫通孔2aは、光電変換部1を基板2上に形成する前に予め設けてもよいし、光電変換部1を形成した後に設けてもよい。なお、基板2がステンレス等の金属、ガラスまたはプラスチックである場合、貫通孔2aは、ドリル等を用いた機械加工法およびYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザなどによるレーザ加工法等で形成できる。
The
封止部材12は、基板2および保護基板10を平面視して、光電変換部1および被覆部材9を取り囲むように、基板2と保護基板10との間に配置されている。すなわち、封止部材12は、基板2および保護基板10を平面視して、枠状に配置されている。そのため、被覆部材9は、基板2、保護基板10および封止部材12で囲われた内部空間を埋める態様となっている。封止部材12は、基板2と保護基板10との間から光電変換部1側に入ってくる異物の浸入を低減する機能を有している。このような異物の中には、外部から浸入する水分も含まれる。また、封止部材12は、被覆部材9と接触するように配置されている。これにより、封止部材12と被覆部材9との隙間が低減される。それゆえ、外部からの応力に対して略均一な剛性を維持することができる。
The sealing
また、図5のX方向における封止部材12幅は、例えば、5〜20mm程度であればよい。また、図5のZ方向における高さ(厚み)は、例えば、0.1〜3μmであればよい。
Further, the width of the sealing
封止部材12は、例えばポリエチレン等の樹脂またはブチルゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴムよりなる弾性体もしくは上述した樹脂とゴムの混合物のような高分子材料であればよい。上記したブチルゴムは、透湿度が0.1g/m2/day程度と低く、優れた防水性能を有している。また、封止部材12は、水分を吸着する吸着剤を含んでいてもよい。このような吸着剤としては、例えば酸化カルシウム(CaO)、酸化ナトリウム(Na2O)、酸化マグネシウム(MgO)、塩化カルシウム(CaCl2)、硫酸ナトリウム無水塩(Na2SO4)、硫酸銅無水塩(CuSO4)または硫酸カルシウム(CaSO4)などが挙げられる。上記した酸化カルシウムは、低湿度での水分吸収容量が大きく、潮解しにくい性質を有しているため、低湿度の環境下においても吸着力を維持しやすい。このような吸着剤の粒径は、例えば、0.5〜10μm程度である。また、ブチルゴムに吸着剤として酸化カルシウムを含有させて、封止部材12は、ブチルゴム100重量部に対し、酸化カルシウムを10〜50重量部程度含有させればよい。これにより、封止部材12は、基板2および保護基板10とブチルゴムとの接着強度を維持しつつ、水分の吸着効果を得やすくなる。それゆえ、本実施形態では、光電変換部1に到達する水分量を低減することができる。
The sealing
補強部材13は、主として基板2の強度を高める機能を有している。光電変換モジュールMは、高温の環境下で使用されると、被覆部材9が膨張し、該被覆部材9と封止部材12との境界部Eの近傍の基板2に応力が集中しやすい。被覆部材9と封止部材12との境界部Eとは、図4に示すように、枠状に配置された封止部材12の光電変換部1側の内周縁部に相当する。そして、本実施形態において、補強部材13は、上記内周縁部(境界部E)における基板2上に配置されている。これにより、境界部Eの近傍に応力が集中しても、基板2のクラック等の発生を低減できる。
The reinforcing
一方で、補強部材13は、図5に示すように、被覆部材9および封止部材12に覆われているともいえる。これにより、被覆部材9および封止部材12は、補強部材13によるアンカー効果によって基板2との接着力が増大する。
On the other hand, it can be said that the reinforcing
補強部材13の形状は、境界部Eにおける基板2上に配置されていれば、特に限定されない。そのため、補強部材13の形状は、例えば、平面形状が長方形、平行四辺形等の四角形状、円形状等であってもよい。また、例えば、図4に示すように、平面視したときに封止部材12が四角形状である場合、補強部材13は、封止部材12の角部に配置されていればよい。通常、上記した境界部Eの近傍における応力は、上記角部の直下に位置する基板2の部位に集中しやすい。そのため、この部位に補強部材13を配置すれば、より効率良く応力集中による基板2のクラックの発生を低減できる。また、補強部材13は、封止部材12の内周縁部に沿って、間隔を空けて複数配列されるような態様であってもよい。
The shape of the reinforcing
また、補強部材13は、図6に示すように、封止部材12の内周縁部、すなわち、境界部Eの全周に亘って配置されている態様であってもよい。なお、図6において、補強部材13は、一点鎖線で囲まれている部位で示されている。このとき、補強部材13は、封止部材12と同様に枠状を成している。これにより、どの境界部Eの近傍で応力集中が発生しても、該応力集中によるクラックの発生を低減しやすい。また、光電変換モジュールMは、使用する環境によって、基板2と封止部材12との界面から水分が浸入する場合がある。これに対し、光電変換モジュールMでは、光電変換部1を囲うように補強部材13が
配置されているため、基板2と封止部材12との界面から浸入してくる水分の光電変換部1まで到達する時間を遅らせることができる。これは、水分が補強部材13の表面を伝って移動しやすいからである。このとき、補強部材13を迂回するように水分が移動する場合もある。これにより、光電変換部1に水分が到達しにくくなる。それゆえ、水分に対する長期的な信頼性が向上する。
Moreover, the aspect arrange | positioned over the inner peripheral part of the sealing
補強部材13aの厚みおよび幅等の大きさは特に限定されない。図6に示すような光電変換部1を囲うような形状である場合、例えば幅が2〜5μm、厚みが2〜3μmである。また、補強部材13は、光電変換部1から離れるように配置されていてもよい。これにより、光電変換部1との絶縁を確保することができるため、出力の低下を低減できる。このとき、補強部材13と光電変換部1との距離は、例えば、5mm以上あればよい。一方で、補強部材13は、図5または図6に示すように、封止部材12から外側に露出しないように配置されるほうがよい。これにより、基板2と補強部材13との界面から浸入する水分の発生を低減できる。このとき、図5のX方向における基板2の外辺と補強部材13の外辺との距離Sは、封止部材12のX方向における長さの半分以上であればよい。
The thickness and width of the reinforcing member 13a are not particularly limited. In the case of a shape surrounding the
補強部材13は、例えば、モリブデン、金、銀、チタン等の金属を用いることができる。また、補強部材13は、SiO2等であってもよい。このとき、補強部材13モリブデンで構成されていれば、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法等で形成すればよい。また、補強部材13がSiO2で構成されていれば、例えば、スパッタリング法、CVD法または印刷法等で形成すればよい。補強部材13は、基板2よりもヤング率が大きい材料で構成されていてもよい。これにより、基板2を補強しやすくなる。例えば、基板2に青板ガラス(ヤング率:60〜80GPa)を用いていれば、補強部材13には、モリブデン(ヤング率:324GPa)、チタン(ヤング率:116GPa)等からなる金属層を用いればよい。このように、基板2をガラスで構成し、補強部材13を金属層で構成すれば、樹脂からなる補強部材13に比べて、基板2との密着性が向上する。なお、上記したヤング率は、例えば、ナノインデンテーション法により測定することができる。この方法では、まず、極微小荷重を連続的に変えて圧子を基板2または補強部材13に押し込み、その時の変位を測定し、得られた除荷曲線を解析する。この解析結果より、接触深さでの投影面積を求めることによって、ヤング率を算出できる。なお、補強部材13は、基板2上に配置された状態で測定されるため、補強部材13の上記解析結果から基板2のみ測定して得られた上記解析結果を差し引くことによって、より正確に補強部材13のヤング率を算出できる。
For the reinforcing
また、補強部材13は下部電極3と同じ材質であってもよい。例えば、下部電極3および補強部材13を構成する金属層を基板2上に配置した後に、当該金属層をレーザまたはサンドブラスト等でパターニングして、下部電極3および補強部材13を同時に形成してもよい。これにより、製造工程が簡易になる。また、補強部材13がモリブデンを含む金属であれば、補強部材13に水分が到達したことがわかりやすくなる。これは、モリブデンが水分中の酸素と酸化して酸化モリブデンが生成されると、モリブデンと比べて色が変わるためである。そのため、補強部材13の色を観察することによって、水分の浸入度合いが確認可能である。そして、この水分の浸入度合いに応じて、被覆部材9および封止部材12を交換する等の修理を行なえばよい。なお、補強部材13の色の変化は、例えば、基板2を透光性部材で形成すれば、基板2の裏面から目視で確認できる。
The reinforcing
次に、光電変換モジュールMの製造方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the photoelectric conversion module M will be described.
上述した製造方法で基板2上に光電変換部1を形成する。次いで、基板2の外周部から内側に3〜20mm程度の領域に位置する金属層をレーザまたはサンドブラスト等でパターニングして、下部電極3および補強部材13を形成する。
The
次に、基板2にレーザを用いて、直径が3〜5mm程度の貫通孔2aを2つ形成する。次いで、出力電極8aおよび出力電極8bに配線導体11aおよび配線導体11bをそれぞれ半田で接続する。次に、半田で接続されていない配線導体11aおよび配線導体11bの一端側を貫通孔2aを介して基板2の裏側に導出する。
Next, two through
次いで、基板2の外周側部分に、光電変換部1を取り囲むように、かつ補強部材13の一部を被覆するように封止部材12の前駆体を塗布する。この塗布は、封止部材12の前駆体をディスペンサーなどの吐出装置に充填し、吐出口から所定量の前駆体を吐出して所定の領域に塗布すればよい。このとき、封止部材12の前駆体は、基板2の外周側に2〜8mm程度の幅で設ければよい。
Next, the precursor of the sealing
次に、光電変換部1上に、EVAなどの被覆部材9、保護基板10の順でそれぞれ載置する。次いで、各部材が積層された積層体をラミネート装置にセットし、50〜150Pa程度の減圧下で100〜200℃程度の温度で15〜60分間程度加熱しながら加圧して一体化する。次に、端子ボックス12を基板2の裏面に固定するとともに、配線導体11aおよび配線導体11bを端子ボックス(図示なし)内のターミナルと電気的に接続させることによって、光電変換モジュールMを作製できる。
Next, the covering member 9 such as EVA and the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正及び変更を加えることができる。例えば光電変換モジュールは上述のCIS系などのカルコパイライト系光電変換モジュールに限定されるものではなく、アモルファスシリコンや微結晶シリコンを使用した薄膜太陽電池、シリコン基板を用いた結晶系シリコン太陽電池等の光電変換モジュールにも適用可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Many corrections and changes can be added within the scope of the present invention. For example, the photoelectric conversion module is not limited to the above-described CIS-based chalcopyrite photoelectric conversion module, such as a thin film solar cell using amorphous silicon or microcrystalline silicon, a crystalline silicon solar cell using a silicon substrate, or the like. It can also be applied to a photoelectric conversion module.
M:光電変換モジュ−ル
1:光電変換部
2:基板
2a:貫通孔
3:下部電極
4:光吸収層
5:バッファ層
6:透光性導電層
7:集電電極
7a:線状部
7b:接続部
8、8a、8b:出力電極
9:被覆部材
10:保護基板
11、11a、11b:配線導体
12:封止部材
13:補強部材
M: photoelectric conversion module 1: photoelectric conversion unit 2:
Claims (5)
該第1基板上に配置された光電変換部と、
該光電変換部を覆う被覆部材と、
該被覆部材上に配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に前記光電変換部を囲うとともに前記被覆部材で内部空間を埋めるように枠状に配置された封止部材と、
該封止部材の前記光電変換部側の内周縁部における前記第1基板上に配置された補強部材とを備えた、光電変換モジュール。 A first substrate;
A photoelectric conversion unit disposed on the first substrate;
A covering member covering the photoelectric conversion part;
A second substrate disposed on the covering member;
A sealing member disposed in a frame shape so as to surround the photoelectric conversion portion between the first substrate and the second substrate and fill an internal space with the covering member;
The photoelectric conversion module provided with the reinforcement member arrange | positioned on the said 1st board | substrate in the inner peripheral part of the said photoelectric conversion part side of this sealing member.
前記補強部材は、金属層である、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光電変換モジュール。 The first substrate is made of glass,
The photoelectric conversion module according to claim 1, wherein the reinforcing member is a metal layer.
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