JP2013153101A

JP2013153101A - Photoelectric conversion module

Info

Publication number: JP2013153101A
Application number: JP2012013882A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sasaki; 元佐々木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2013-08-08

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion module having high water resistance.SOLUTION: A photoelectric conversion module M comprises: a substrate 2; a photoelectric conversion part 1 disposed on the substrate 2; an electrode layer 8 disposed outside the photoelectric conversion part 1 on the substrate 2 and electrically connected to the photoelectric conversion part 1; a wiring conductor 11 disposed on the electrode layer 8 so as to extend in one direction along the photoelectric conversion part 1; and a cover member 10 bonded onto the photoelectric conversion part 1 via a sealing material 9. The wiring conductor 11 is in contact with a lower surface of the cover member 10.

Description

本発明は光電変換部を封止材で封止して成る光電変換モジュールに関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion module formed by sealing a photoelectric conversion portion with a sealing material.

近年、エネルギー問題や環境問題の深刻化に伴い、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電が注目を集めている。 In recent years, photovoltaic power generation that converts light energy into electric energy has attracted attention as energy problems and environmental problems become more serious.

この太陽光発電に使用される光電変換モジュールでは、光電変換部から得られた電力を、配線導体等を介して外部に取り出している。このような光電変換モジュールでは、この光電変換モジュール内の正極および負極にそれぞれ接続された配線導体が、光電変換モジュールの裏面に配置された端子ボックスの内部に導出されている。光電変換モジュールの表面の光電変換部および配線導体は樹脂等の封止材で封止されている（例えば、特許文献１参照）。 In the photoelectric conversion module used for this photovoltaic power generation, the electric power obtained from the photoelectric conversion unit is taken out through a wiring conductor or the like. In such a photoelectric conversion module, the wiring conductors respectively connected to the positive electrode and the negative electrode in the photoelectric conversion module are led out into a terminal box arranged on the back surface of the photoelectric conversion module. The photoelectric conversion part and the wiring conductor on the surface of the photoelectric conversion module are sealed with a sealing material such as resin (for example, see Patent Document 1).

特開２００６−２１６６０８号公報JP 2006-216608 A

光電変換モジュールは、光電変換部を保護するために封止材の上にガラス等のカバー部材が設けられる。しかしながら、カバー部材を設ける際、封止材の厚みがばらつきやすく、光電変換部における封止状態が不均一となる。その結果、耐水性の弱い部位が生じ、光電変換モジュールの耐水性を向上するのが困難である。 In the photoelectric conversion module, a cover member such as glass is provided on the sealing material in order to protect the photoelectric conversion unit. However, when the cover member is provided, the thickness of the sealing material is likely to vary, and the sealing state in the photoelectric conversion unit is not uniform. As a result, a site with weak water resistance is generated, and it is difficult to improve the water resistance of the photoelectric conversion module.

本発明の一つの目的は、耐水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 photoelectric conversion module having high water resistance.

本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールは、基板と、該基板上に配置された光電変換部と、前記基板上の前記光電変換部の外側に配置され、該光電変換部に電気的に接続された電極層と、前記光電変換部に沿って一方向に延在するように前記電極層上に配置された配線導体と、前記光電変換部上に封止材を介して接合されたカバー部材とを備え、前記配線導体は、前記カバー部材の下面に接触している。 A photoelectric conversion module according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a photoelectric conversion unit disposed on the substrate, and an outside of the photoelectric conversion unit on the substrate, and is electrically connected to the photoelectric conversion unit. A connected electrode layer, a wiring conductor disposed on the electrode layer so as to extend in one direction along the photoelectric conversion unit, and a cover bonded to the photoelectric conversion unit via a sealing material The wiring conductor is in contact with the lower surface of the cover member.

本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールによれば、光電変換部上の封止材の厚みのばらつきを低減して、光電変換モジュールの耐水性を高めることができる。 According to the photoelectric conversion module which concerns on one Embodiment of this invention, the dispersion | variation in the thickness of the sealing material on a photoelectric conversion part can be reduced, and the water resistance of a photoelectric conversion module can be improved.

本発明の一実施形態に係る光電変換モジュ−ルの光電変換部の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the photoelectric conversion part of the photoelectric conversion module which concerns on one Embodiment of this invention. 図１に示した光電変換部の断面図である。It is sectional drawing of the photoelectric conversion part shown in FIG. 本発明の一実施形態に係る光電変換モジュ−ルの受光面側からみた斜視図である。It is the perspective view seen from the light-receiving surface side of the photoelectric conversion module which concerns on one Embodiment of this invention. 図３に示した光電変換モジュ−ルの裏面側からみた斜視図である。It is the perspective view seen from the back surface side of the photoelectric conversion module shown in FIG. 図３のＡ−Ａ部の断面図である。It is sectional drawing of the AA part of FIG. 光電変換モジュールの他の例における断面図である。It is sectional drawing in the other example of a photoelectric conversion module.

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、基板２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、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 photoelectric conversion unit 1 is provided on one main surface of the substrate 2. And this photoelectric conversion part 1 has the lower electrode 3, the photoelectric converting layer provided with the light absorption layer 4 and the buffer layer 5, and the upper electrode provided with the translucent conductive layer 6 and the current collection electrode 7. FIG. In the photoelectric conversion unit 1, photoelectric conversion is performed by the light absorption layer 4 and the buffer layer 5 sandwiched between the lower electrode 3 and the upper electrode.

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 photoelectric conversion unit 1 is configured such that a plurality of photoelectric conversion cells 1 a and 1 b are electrically connected. Specifically, as shown in FIG. 1, an upper electrode (collecting electrode 7) of one photoelectric conversion cell 1a and a lower electrode 3 of the other photoelectric conversion cell 1b adjacent to one photoelectric conversion cell 1a are provided. Electrically connected. Thereby, the adjacent photoelectric conversion cells 1 a and 1 b are connected in series along the X direction in FIG. 1 and are integrated on the substrate 2.

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 photoelectric conversion unit 1 is provided with output electrodes 8 (output electrodes 8A and 8B) for leading the electrical output obtained by the photoelectric conversion unit 1 to the outside.

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 photoelectric conversion unit 1 will be described.

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 lower electrodes 3 are arranged on one main surface of the substrate 2 at intervals in one direction (X direction in FIG. 1). In the present embodiment, as shown in FIG. 2, three lower electrodes 3 are provided that are separated from each other by a separation groove P 1 corresponding to the interval. The number of lower electrodes 3 is not limited to that shown in FIG. Such a lower electrode 3 may be a thin film containing a metal such as molybdenum (Mo), aluminum (Al), titanium (Ti), tantalum (Ta) or gold (Au) or an alloy thereof. Moreover, the structure formed by laminating | stacking these metals may be sufficient. The lower electrode 3 may be formed to a thickness of about 0.2 to 1 μm on the substrate 2 by using a sputtering method or a vapor deposition method, for example.

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（ＣｕＩｎＳｅ_２）、二セレン化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ_２）、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）Ｓ_２）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、Ｃｕ_２ＺｎＳｎＳ_４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 light absorption layer 4 is disposed on the lower electrode 3. The light absorption layer 4 includes, for example, a compound semiconductor. An example of such a compound semiconductor is a chalcogen compound semiconductor. A chalcogen compound semiconductor contains sulfur (S), selenium (Se) or tellurium (Te) which are chalcogen elements. An example of the chalcogen compound semiconductor is an I-III-VI compound semiconductor. An I-III-VI compound semiconductor is a compound of 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). It is a semiconductor. Such an I-III-VI compound semiconductor has a chalcopyrite structure and is also called a chalcopyrite compound semiconductor (also referred to as a CIS compound semiconductor). Examples of the I-III-VI compound semiconductor include copper indium diselenide (CuInSe ₂ ), copper indium diselenide / gallium (Cu (In, Ga) Se ₂ ), diselen selenide / copper indium / gallium (gallium ( Cu (In, Ga) (Se, S) ₂ ), copper indium gallium disulfide (Cu (In, Ga) S ₂ ), or a thin film of selenium disulfide / copper indium / gallium as a surface layer There are multi-element compound semiconductor thin films such as copper indium selenide and gallium. The compound semiconductor included in the light absorption layer 4 is not only the above-described I-III-VI compound semiconductor, but also, for example, CZTS including copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and sulfur (S). It may be of the type. An example of such a CZTS compound semiconductor is Cu ₂ ZnSnS ₄ . Since the CZTS compound semiconductor does not use rare metal unlike the I-III-VI compound semiconductor, it is easy to secure the material. The light absorption layer 4 has, for example, a p-type conductivity and has a thickness of about 1 to 3 μm.

光吸収層４は、例えばスパッタリング法、蒸着法等といった真空プロセスによって形成される。また、光吸収層４は、塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスによっても形成される。塗布法あるいは印刷法では、例えば、光吸収層４に主として含まれる元素の錯体溶液が下部電極層３の上に塗布され、その後、乾燥および熱処理が行われる。 The light absorption layer 4 is formed by a vacuum process such as sputtering or vapor deposition. The light absorption layer 4 is also formed by a process called a coating method or a printing method. In the coating method or the printing method, for example, a complex solution of elements mainly contained in the light absorption layer 4 is applied on the lower electrode layer 3, and then drying and heat treatment are performed.

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 buffer layer 5 is provided on the main surface on the + Z side of the light absorption layer 4 and has a second conductivity type (here, n-type conductivity type) different from the first conductivity type of the light absorption layer 4. Mainly includes semiconductors. Note that semiconductors having different conductivity types are semiconductors having different conductive carriers. Moreover, the conductivity type of the light absorption layer 4 may be n-type, and the conductivity type of the buffer layer 5 may be p-type. Here, a heterojunction region is formed between the buffer layer 5 and the light absorption layer 4. For this reason, in each photoelectric conversion cell, photoelectric conversion can occur in the light absorption layer 4 and the buffer layer 5 that form the heterojunction region.

バッファ層５は、化合物半導体を主に含む。バッファ層５に含まれる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（Ｉｎ_２Ｓ_３）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、セレン化インジウム（Ｉｎ_２Ｓｅ_３）、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 buffer layer 5 mainly contains a compound semiconductor. Examples of the compound semiconductor included in the buffer layer 5 include cadmium sulfide (CdS), indium sulfide (In ₂ S ₃ ), zinc sulfide (ZnS), zinc oxide (ZnO), indium selenide (In ₂ Se ₃ ), In (OH, S), (Zn, In) (Se, OH), (Zn, Mg) O, and the like. Further, if the buffer layer 5 has a resistivity of 1 Ω · cm or more, generation of leak current can be reduced. The buffer layer 5 can be formed by, for example, a chemical bath deposition (CBD) method or the like.

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 buffer layer 5 has a thickness in the normal direction (+ Z direction) of one main surface of the light absorption layer 4. This thickness is set to, for example, 10 to 200 nm. When the thickness of the buffer layer 5 is 100 to 200 nm, damage is unlikely to occur in the buffer layer 5 when the translucent conductive layer 6 is formed on the buffer layer 5 by a sputtering method or the like.

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 conductive layer 6 is provided on the main surface on the + Z side of the buffer layer 5 and is, for example, a transparent conductive layer (also referred to as a transparent conductive layer) having an n-type conductivity type. The translucent conductive layer 6 functions as an electrode for extracting charges generated in the light absorption layer 4 (also referred to as an extraction electrode). The translucent conductive layer 6 mainly includes a material having a lower resistivity than the buffer layer 5. The translucent conductive layer 6 may include what is called a window layer, and may include a window layer and a transparent conductive layer.

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（ＳｎＯ_２）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 conductive layer 6 mainly includes a material having a wide forbidden band, transparent, and low resistance. Examples of such a material include zinc oxide (ZnO), a compound of zinc oxide, and metal oxide semiconductors such as indium oxide (ITO) containing tin and tin oxide (SnO ₂ ). The zinc oxide compound contains any one element of aluminum, boron, gallium, indium, and fluorine.

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 conductive layer 6 can be formed by sputtering, vapor deposition, chemical vapor deposition (CVD), or the like. The thickness of the translucent conductive layer 6 is, for example, 0.05 to 3.0 μm. Here, if the translucent conductive layer 6 has a resistivity of less than 1 Ω · cm and a sheet resistance of 50 Ω / □ or less, the charge is transferred from the light absorption layer 4 via the translucent conductive layer 6. Can be taken out well.

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 buffer layer 5 and the translucent conductive layer 6 may have a property (also referred to as light transmissivity) that allows light to easily pass through the wavelength band of light that can be absorbed by the light absorption layer 4. Thereby, the fall of the light absorption efficiency in the light absorption layer 4 can be reduced. Moreover, if the thickness of the translucent conductive layer 6 is 0.05 to 0.5 μm, the light transmissivity in the translucent conductive layer 6 is enhanced, and at the same time, the current generated by the photoelectric conversion is satisfactorily transmitted. obtain. Furthermore, if the absolute refractive index of the translucent conductive layer 6 and the absolute refractive index of the buffer layer 5 are substantially the same, the incidence caused by the reflection of light at the interface between the translucent conductive layer 6 and the buffer layer 5 Light loss can be reduced.

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 current collecting electrode 7 has a linear portion 7 a provided on the + Z side main surface (also referred to as one main surface) of the translucent conductive layer 6 and a connection portion 7 b. Then, for example, the charges collected by the translucent conductive layer 6 of the photoelectric conversion cell 1a can be further collected by the linear portion 7a and transmitted to the adjacent photoelectric conversion cell 1b through the connection portion 7b.

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 linear portion 7a, the conductivity of the translucent conductive layer 6 is supplemented, so that the translucent conductive layer 6 can be thinned. Thereby, securing of charge extraction efficiency and improvement of light transmittance in the translucent conductive layer 6 can both be achieved. In addition, if the linear part 7a mainly contains the metal which was excellent in electroconductivity, such as silver, the conversion efficiency in the photoelectric conversion part 1 can improve. In addition, as a metal contained in the linear part 7a, copper, aluminum, nickel, etc. are mentioned, for example.

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 linear part 7a is 50-400 micrometers, the fall of the incident amount of the light to the light absorption layer 4 is ensured, ensuring favorable electroconductivity between the adjacent photoelectric conversion cell 1a and the photoelectric conversion cell 1b. Can be reduced. When a plurality of linear portions 7a are provided in one photoelectric conversion cell, the interval between the plurality of linear portions 7a may be about 2.5 mm, for example.

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 linear part 7a has the property to reflect the light of the wavelength region which the light absorption layer 4 can absorb, when the photoelectric conversion part 1 is modularized, the linear part The light reflected on the surface of 7a can be reflected again in the module and incident on the light absorption layer 4. Thereby, the conversion efficiency in the photoelectric conversion part 1 can improve. Such a linear portion 7a may be formed using, for example, a paste in which metal particles such as silver having a high light reflectance are added to a translucent resin. It can also be realized by depositing a metal having a high light reflectance such as aluminum on the surface of the linear portion 7a.

接続部７ｂは、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（ａ）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。 The connecting portion 7 b is disposed in the separation groove P 2 that separates the light absorption layer 4 and the buffer layer 5. The connection portion 7b is electrically connected to the linear portion 7a. For example, the connection portion 7b located in the photoelectric conversion cell 1a has a hanging portion that connects to the lower electrode 3 extending from the adjacent photoelectric conversion cell 1b through the separation groove P2. Thereby, the connection part 7b electrically connects the upper electrode (the translucent conductive layer 6 and the linear part 7a) of the photoelectric conversion cell 1a and the lower electrode 3 of the photoelectric conversion cell 1b in FIG. 1A. it can. In FIG. 1, the linear portion 7a of the photoelectric conversion cell 1a electrically connected to the translucent conductive layer 6 and the lower electrode 3 of the photoelectric conversion cell 1b are directly connected. Not limited. For example, the connecting portion 7b electrically connects the upper electrode of the photoelectric conversion cell 1a and the lower electrode 3 of the photoelectric conversion cell 1b via at least one of the buffer layer 5 and the translucent conductive layer 6 disposed in the separation groove P2. It may be a form of connection to.

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 portion 7b may be made of the same material and method as the linear portion 7a. Therefore, the connecting portion 7b may be performed simultaneously with the formation of the linear portion 7a. Moreover, the connection part 7b may be a part of the linear part 7a.

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 output electrodes 8A and 8B output the current converted from light in each photoelectric conversion cell to the outside. One of the output electrode 8A and the output electrode 8B is a positive electrode, and the other is a negative electrode. In the present embodiment, an output electrode 8A is provided on one end side of the photoelectric conversion unit 1, and an output electrode 8B is provided on the other end side. That is, it can be said that the output electrode 8A and the output electrode 8B are electrically connected to the photoelectric conversion unit 1. Specifically, in the present embodiment, the output electrode 8A corresponds to a portion where a part of the lower electrode 3 located on one end side (−X direction) of the photoelectric conversion cell 1a is extended. On the other hand, the output electrode 8B corresponds to a portion where a part of the lower electrode 3 located on the other end side (+ X direction) of the photoelectric conversion cell 1b is extended. In the present embodiment, the output electrode 8A and the output electrode 8B are formed by extending a part of the lower electrode 3, but the present invention is not limited to this. For example, the output electrode 8A and the output electrode 8B may be formed by extending a part of the upper electrode of the photoelectric conversion cell. When three or more photoelectric conversion cells are arranged, an output electrode 8A is provided in the photoelectric conversion cell located at one end of the photoelectric conversion unit 1 and the photoelectric conversion cell located at the other end of the photoelectric conversion unit 1 Is provided with an output electrode 8B.

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 photoelectric conversion unit 1 will be described.

まず、基板２の外周部から内側に３〜２０ｍｍ程度を除く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、下部電極３を形成する。次いで、下部電極３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、下部電極３をパターニングする。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を溶液成長法（ＣＢＤ法）等で成膜する。 First, a metal such as molybdenum is formed on the substantially entire surface excluding about 3 to 20 mm inward from the outer peripheral portion of the substrate 2 to form the lower electrode 3. Next, a desired position of the lower electrode 3 is irradiated with a YAG (yttrium, aluminum, garnet) laser or the like to form a dividing groove P1, and the lower electrode 3 is patterned. Next, the light absorption layer 4 is formed on the patterned lower electrode 3 by using a sputtering method, a vapor deposition method, a printing method, or the like. Next, the buffer layer 5 is formed on the light absorption layer 4 by a solution growth method (CBD method) or the like.

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 conductive layer 6 is formed on the buffer layer 5 by sputtering or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Next, the dividing groove P2 is formed by mechanical scribing or the like, and the light absorption layer 4, the buffer layer 5, and the translucent conductive layer 6 are patterned. Next, after applying a metal paste on the translucent conductive layer 6 by screen printing or the like, the current collector electrode 7 is formed by baking. Next, the photoelectric conversion unit 1 is formed by forming a plurality of photoelectric conversion cells arranged in the X direction by forming the dividing grooves P3 along the Y direction by mechanical scribing or the like and performing patterning.

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 (photoelectric conversion cell 1a and photoelectric conversion cell 1b in this embodiment) located at both ends in the X direction, for example, using a blade, a wheel brush, or the like, the light absorption layer 4, the buffer layer 5, the transparent layer The photoconductive layer 6, the collecting electrode 7 and the like are scraped off with a width of about 2 to 7 mm, and a part of the lower electrode 3 is extended. Thereby, the output electrode 8A is formed at one end of the photoelectric conversion cell 1a, and the output electrode 8B is formed at the other end of the photoelectric conversion cell 1b.

＜光電変換モジュール＞
本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールＭは、図３〜図５に示すように、光電変換部１と、基板２と、封止材９と、カバー部材１０と、配線導体１１と、端子ボックス１２とを備えている。 <Photoelectric conversion module>
As shown in FIGS. 3 to 5, the photoelectric conversion module M according to one embodiment of the present invention includes a photoelectric conversion unit 1, a substrate 2, a sealing material 9, a cover member 10, a wiring conductor 11, And a terminal box 12.

基板２は、光電変換部１を支持する機能を有している。また、基板２の材質としては、は、厚さ１〜３ｍｍ程度の青板ガラス（ソーダライムガラス）または硼珪酸ガラス等が挙げられる。なお、基板２の材質としてはこれに限定されず、他のガラス、セラミックス、樹脂および金属等が用いられてもよい。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 substrate 2 has a function of supporting the photoelectric conversion unit 1. Examples of the material of the substrate 2 include blue plate glass (soda lime glass) or borosilicate glass having a thickness of about 1 to 3 mm. In addition, it is not limited to this as a material of the board | substrate 2, Other glass, ceramics, resin, a metal, etc. may be used. Moreover, the shape of the board | substrate 2 should just be flat form, such as rectangular shape and circular shape, for example.

封止材９は、図５に示すように、基板２およびカバー部材１０の互いに対向する一主面間に充填されている。この封止材９は、光電変換部１を保護するとともに、基板２およびカバー部材１０を接着する機能を有している。また、封止材９は、光電変換部１を覆うように配置されている。このような封止材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。 As shown in FIG. 5, the sealing material 9 is filled between one main surface of the substrate 2 and the cover member 10 facing each other. The sealing material 9 functions to protect the photoelectric conversion unit 1 and to bond the substrate 2 and the cover member 10 together. Moreover, the sealing material 9 is arrange | positioned so that the photoelectric conversion part 1 may be covered. As such a sealing material 9, for example, a resin mainly composed of copolymerized ethylene vinyl acetate (EVA) can be used. Note that EVA may contain a crosslinking agent such as triallyl isocyanurate in order to promote crosslinking of the resin.

カバー部材１０は、封止材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。このカバー部材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。カバー部材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 cover member 10 is provided in contact with the sealing material 9 and has a function of protecting the photoelectric conversion unit 1 and the like from the outside. The size and shape of the cover member 10 are substantially the same as those of the substrate 2. The cover member 10 may be made of, for example, white plate glass that has been tempered with air cooling, from the viewpoint of light transmittance and necessary strength.

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の出力を、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。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。配線導体１１Ａおよび配線導体１１Ｂは、図３に示すように、基板２に設けられた開口部２ａを介して基板２の裏面側に引き出され、端子ボックス１２内まで延びている。開口部２ａは、基板２の一主面から他主面に向かって形成された基板２を貫通する貫通孔である。開口部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が青板ガラスである場合、開口部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 wiring conductor 11 is electrically connected to the output electrode 8, and has a function of guiding the output of the photoelectric conversion unit 1 to the outside through the output electrode 8. In the present embodiment, the wiring conductor 11A is electrically connected to the output electrode 8A. On the other hand, the wiring conductor 11B is electrically connected to the output electrode 8B. As shown in FIG. 3, the wiring conductor 11 A and the wiring conductor 11 B are drawn to the back side of the substrate 2 through the opening 2 a provided in the substrate 2 and extend into the terminal box 12. The opening 2a is a through-hole penetrating the substrate 2 formed from one main surface of the substrate 2 toward the other main surface. The opening 2a may be provided in advance before the photoelectric conversion unit 1 is formed on the substrate 2, or may be provided after the photoelectric conversion unit 1 is formed. When the substrate 2 is blue glass, the opening 2a can be formed by a machining method using a drill or the like, a laser processing method using a YAG (yttrium, aluminum, garnet) laser, or the like.

配線導体１１は、例えば厚み０．３〜２ｍｍ程度の銅や銀、アルミニウムやこれらを含む合金や積層体などの金属部材で作製される。また、配線導体１１の幅は、例えば出力電極８Ａ、８Ｂの幅の５０％〜９０％程度にすればよい。 The wiring conductor 11 is made of, for example, a metal member such as copper, silver, aluminum, an alloy containing these, or a laminate having a thickness of about 0.3 to 2 mm. The width of the wiring conductor 11 may be about 50% to 90% of the width of the output electrodes 8A and 8B, for example.

配線導体１１は、図５に示すように、カバー部材１０の下面に接触している。つまり、配線導体１１は、光電変換部１よりも厚い部材から成り、この配線導体１１上にカバー部材１０が載置されている。このような構成により、カバー部材１０と基板２との間隔のばらつきを低減することができ、光電変換部１の全体の封止条件を良好にすることができる。その結果、耐水性の弱い部位が生じ難くなり、光電変換モジュールＭの耐水性を高めることができる。 As shown in FIG. 5, the wiring conductor 11 is in contact with the lower surface of the cover member 10. That is, the wiring conductor 11 is made of a member thicker than the photoelectric conversion unit 1, and the cover member 10 is placed on the wiring conductor 11. With such a configuration, variation in the distance between the cover member 10 and the substrate 2 can be reduced, and the overall sealing conditions of the photoelectric conversion unit 1 can be improved. As a result, it becomes difficult to produce a site with weak water resistance, and the water resistance of the photoelectric conversion module M can be increased.

配線導体１１の延伸方向に垂直な断面の形状は特に限定されず、円形状や矩形状等が挙げられる。カバー部材１０との界面から光電変換部１側へ水分が浸入するのを有効に抑制するという観点からは、配線導体１１の上側（カバー部材１０側）の表面は、配線導体１１の延伸方向に沿って伸びる頂部を有する、カバー部材１０側に凸の矩形面またはカバー部材１０側に凸の曲面を有しており、この頂部がカバー部材１０に接触していてもよい。このような配線導体１１の例として、例えば、図５のように、延伸方向に垂直な断面の形状が円形のものがある。図５においては、配線導体１１の上側表面が、カバー部材１０側に凸の曲面となっており、配線導体１１の延伸方向に沿って伸びる頂部を有している。そして、この頂部で配線導体１１とカバー部材１０とが線接触している。 The shape of the cross section perpendicular to the extending direction of the wiring conductor 11 is not particularly limited, and examples thereof include a circular shape and a rectangular shape. From the viewpoint of effectively suppressing moisture from entering the photoelectric conversion unit 1 side from the interface with the cover member 10, the upper surface of the wiring conductor 11 (cover member 10 side) is in the extending direction of the wiring conductor 11. The cover member 10 has a convex rectangular surface on the cover member 10 side or a convex curved surface on the cover member 10 side, and the top portion may be in contact with the cover member 10. As an example of such a wiring conductor 11, for example, as shown in FIG. 5, the cross-sectional shape perpendicular to the extending direction is circular. In FIG. 5, the upper surface of the wiring conductor 11 is a curved surface that protrudes toward the cover member 10, and has a top that extends along the extending direction of the wiring conductor 11. The wiring conductor 11 and the cover member 10 are in line contact with each other at the top.

また、光電変換装置の他の例として、図６に示されるような形状の配線導体が用いられてもよい。図６において光電変換装置Ｍ２は、延伸方向に垂直な断面の形状が矩形状の配線導体２１が、その稜線をカバー部材１０および出力電極８に向けて配置されている。なお、図６において、光電変換装置Ｍと同様の構成の部位には同様の符号が付されている。図６においては、配線導体２１の上側表面が、カバー部材１０側に凸の矩形面となっており、配線導体２１の延伸方向に沿って伸びる頂部（稜線）を有している。そして、この頂部で配線導体２１とカバー部材１０とが線接触している。このような矩形状の配線導体２１を用いると、光電変換部１上の封止材９の厚みばらつきを低減できるとともに、配線導体２１の曲げに対する強度も高くなり光電変換モジュールＭ２の変形による破損を有効に抑制することができる。 As another example of the photoelectric conversion device, a wiring conductor having a shape as shown in FIG. 6 may be used. In FIG. 6, in the photoelectric conversion device M 2, the wiring conductor 21 having a rectangular cross section perpendicular to the extending direction is arranged with the ridge line facing the cover member 10 and the output electrode 8. In FIG. 6, parts having the same configuration as that of the photoelectric conversion device M are denoted by the same reference numerals. In FIG. 6, the upper surface of the wiring conductor 21 is a rectangular surface convex toward the cover member 10, and has a top portion (ridge line) extending along the extending direction of the wiring conductor 21. The wiring conductor 21 and the cover member 10 are in line contact with each other at the top. When such a rectangular wiring conductor 21 is used, the thickness variation of the sealing material 9 on the photoelectric conversion unit 1 can be reduced, the strength against bending of the wiring conductor 21 is increased, and damage due to deformation of the photoelectric conversion module M2 is caused. It can be effectively suppressed.

また、図５の光電変換モジュールＭおよび図６の光電変換モジュールＭ２に示されるように、配線導体１１、２１は、さらにその下面が出力電極８と接触していてもよい。出力電極８と配線導体１１、２１とは半田等の接合材によって接合されており、出力電極８と配線導体１１、２１との間の接合材の厚みばらつきも生じる可能性がある。配線導体１１、２１と出力電極８とが接触していると、この接合材の厚みばらつきをも低減することが可能となり、さらに光電変換部１上の封止材９の厚みばらつきを低減できる。図５の光電変換モジュールＭでは、配線導体１１の断面が円形状である。よって、配線導体１１の下側表面が、延伸方向に沿って伸びる第２頂部を有する、出力電極８側に凸の曲面を有しており、この第２頂部が出力電極８に接触している。また、図６の光電変換モジュールＭ２では、配線導体２１の断面が矩形状であり、その稜線がカバー部材１０および出力電極８と接触するように配置されている。よって、配線導体２１の下側表面が、延伸方向に沿って伸びる第２頂部を有する、出力電極８側に凸の矩形面を有しており、この第２頂部（稜線）が出力電極８に接触している。 Further, as shown in the photoelectric conversion module M of FIG. 5 and the photoelectric conversion module M2 of FIG. 6, the lower surfaces of the wiring conductors 11 and 21 may be in contact with the output electrode 8. The output electrode 8 and the wiring conductors 11 and 21 are bonded to each other by a bonding material such as solder, and there may be a variation in the thickness of the bonding material between the output electrode 8 and the wiring conductors 11 and 21. If the wiring conductors 11 and 21 and the output electrode 8 are in contact with each other, it is possible to reduce the thickness variation of the bonding material and further reduce the thickness variation of the sealing material 9 on the photoelectric conversion unit 1. In the photoelectric conversion module M of FIG. 5, the cross section of the wiring conductor 11 is circular. Thus, the lower surface of the wiring conductor 11 has a second apex extending along the extending direction, and has a convex curved surface on the output electrode 8 side, and the second apex is in contact with the output electrode 8. . Further, in the photoelectric conversion module M 2 of FIG. 6, the wiring conductor 21 has a rectangular cross section, and is arranged so that the ridgeline is in contact with the cover member 10 and the output electrode 8. Therefore, the lower surface of the wiring conductor 21 has a second top portion extending along the extending direction, and has a convex rectangular surface on the output electrode 8 side, and this second top portion (ridge line) is formed on the output electrode 8. In contact.

貫通孔８ａの形状は、特に限定されるものでなく、出力電極８を平面視して、円形、楕円形および四角形等であればよい。また、貫通孔８ａは、出力電極８を平面視して、細長い形状であってもよい。また、貫通孔８ａの幅は、５０〜２００μｍであればよい。また、出力電極８を平面視して得られる貫通孔８ａの面積は、配線導体１１と出力電極８との接着面積の０．１〜５％であればよい。これにより、配線導体１１と出力電極８との導通を確保しつつ、接着強度を高めることができる。 The shape of the through hole 8a is not particularly limited, and may be a circle, an ellipse, a quadrangle, or the like when the output electrode 8 is viewed in plan. Further, the through hole 8a may have an elongated shape when the output electrode 8 is viewed in plan. Moreover, the width | variety of the through-hole 8a should just be 50-200 micrometers. In addition, the area of the through hole 8 a obtained by viewing the output electrode 8 in plan view may be 0.1 to 5% of the adhesion area between the wiring conductor 11 and the output electrode 8. Thereby, it is possible to increase the adhesive strength while ensuring the conduction between the wiring conductor 11 and the output electrode 8.

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。 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.

Ｍ、Ｍ２：光電変換モジュ−ル
１：光電変換部
２：基板
８、８Ａ、８Ｂ：出力電極（電極）
９：封止材
１０：カバー部材
１１、１１Ａ、１１Ｂ：配線導体 M, M2: Photoelectric conversion module 1: Photoelectric conversion unit 2: Substrate 8, 8A, 8B: Output electrode (electrode)
9: Sealing material 10: Cover member 11, 11A, 11B: Wiring conductor

Claims

A substrate,
A photoelectric conversion unit disposed on the substrate;
An electrode layer disposed outside the photoelectric conversion unit on the substrate and electrically connected to the photoelectric conversion unit;
A wiring conductor disposed on the electrode layer so as to extend in one direction along the photoelectric conversion portion;
A cover member joined via a sealing material on the photoelectric conversion unit,
The photoelectric conversion device, wherein the wiring conductor is in contact with a lower surface of the cover member.

The upper surface of the wiring conductor has a top portion extending along the one direction, and has a convex rectangular surface on the cover member side or a convex curved surface on the cover member side, and the top portion is formed on the cover member. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion device is in contact.

The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the wiring conductor is in contact with the electrode layer.

The lower surface of the wiring conductor has a second apex extending along the one direction, has a convex rectangular surface on the electrode layer side or a convex curved surface on the electrode layer side, and the second apex The photoelectric conversion device according to claim 3, wherein is in contact with the electrode layer.