JP4791098B2

JP4791098B2 - 集積型薄膜太陽電池モジュール

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Publication number: JP4791098B2
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Inventors: 淳竹中
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Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2011-10-12
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Description

本発明は、集積型薄膜太陽電池モジュールに関し、詳しくは絶縁性能を向上した集積型薄膜太陽電池モジュールの構造に関する。

近年、太陽電池の低コスト化、高効率化を両立するために原材料が少なくてすむ薄膜太陽電池が注目され、開発が精力的に行われている。特に、ガラス等の安価な透光性絶縁基体上に低温プロセスを用いて良質の半導体層を形成する方法は低コスト化が実現可能な方法として期待されている。

通常このような薄膜太陽電池を含む薄膜太陽電池モジュールは、概ね方形の透光性絶縁基体の一方の主面上に電気的に直列に接続された複数の薄膜太陽電池セルからなる概ね方形の集積型薄膜太陽電池を形成したもの、及び電極部分に対応する領域全体を、その透明電極層や複数の半導体層からなる薄膜光電変換ユニットや金属電極層を保護することや外部と電気的に絶縁することなどを目的として、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡと称す）などを主成分とする充填材料である封止樹脂と裏面保護シートにより封止した構造になっている。

ところで、このような集積型薄膜太陽電池モジュールでは、太陽光が透光性絶縁基板の他方の主面から入射し、太陽光発電がなされる時に直列接続された薄膜太陽電池セルの数に比例した高電圧が発生するので、絶縁耐圧性能が重要となる。そして、このような集積型薄膜太陽電池モジュールの絶縁耐圧性能は、一般的には発電時に最も電位差が大きくなる正負の電極部分に対応する領域、具体的にはこの電極部分に対応する領域に設けられた取り出し電極と、例えば、封止後の集積型薄膜太陽電池が形成された透光性絶縁基板の４辺に嵌合されたアルミフレーム等の接地電圧となることが予定される部分との間の耐電圧特性を測定することにより把握することができる。

そして、このような集積型薄膜太陽電池は、透明電極膜、複数の半導体層からなる光電変換層を含む薄膜光電変換ユニット、及び、金属電極膜などの薄膜の製膜と、製膜の度に行われるレーザー光等を用いたパターニングと、を順に繰り返すことにより形成されるが、これらの膜は一般に気相反応によって形成され、その場合、集積型薄膜太陽電池となる活性領域とそれ以外の部分とを分離することは困難である。場合によっては、これらの膜が基板の裏側まで回りこんでいることがある。こうしたことに起因して、最悪の場合には、例えばフレームを取り付けたときに、活性部分とフレームとが同電位になってしまう。従って、薄膜太陽電池において絶縁耐圧特性を確保するために、集積化の際にパターニングに用いるレーザー光や機械的な方法を用いて、太陽電池の活性領域とフレームに電気的に接触する可能性のある周辺部とを電気的に分離するために透光性絶縁基板の一方の主面上において集積型薄膜太陽電池の周囲全周にわたって、透明電極層、薄膜光電変換ユニット、及び金属電極層が存在しない絶縁領域を形成する手法が、例えば、特許文献１、２に開示されている。
特開２０００−１５０９４４号公報特開２００４−１４００４６号公報

しかしながら、これらの手法を用いて作製した太陽電池モジュールであっても、実際に屋外に設置した後には絶縁耐圧性能の低下を生じるものがあった。すなわち、屋外に設置した後の太陽電池モジュールの中には、空気中に含まれる水分が太陽電池モジュールの端部より太陽電池モジュール内に浸入し、その水分を介して太陽電池の活性領域とフレームとの間が電気的に接触するものが観察された。

本発明はこのような課題に鑑みなわれたものであり、発電活性領域と周辺部、ひいてはフレームとの絶縁が、長期にわたり低下することのない集積型薄膜太陽電池モジュールを提供することを目的としている。

かかる状況を鑑み、本発明者はこれらの課題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、次のような発明が極めて効果的であることを見いだした。

すなわち、請求項１に記載の発明は、方形の透光性絶縁基板の一方の主面上に直接形成された概ね方形の集積型薄膜太陽電池を含む集積型薄膜太陽電池モジュールであって、該集積型薄膜太陽電池は、該透光性絶縁基板上に順に積層された、透明電極層、薄膜光電変換ユニット、及び金属電極層が複数の薄膜太陽電池セルを形成するように実質的に直線状で互いに平行な複数の分割線によって分割されており、かつ、該複数の薄膜太陽電池セルが電気的に直列接続されてなり、該一方の主面上に該集積型薄膜太陽電池の周囲全周にわたって該透明電極層、該薄膜光電変換ユニット、及び該金属電極層が存在しない絶縁領域が存在し、かつ、該概ね方形の集積型薄膜太陽電池の角部に角部分離絶縁線があり、当該角部分離絶縁線は、該透明電極層、該薄膜光電変換ユニット、及び該金属電極層が存在しないことを特徴とする集積型薄膜太陽電池モジュールである。このような本発明の集積型薄膜太陽電池モジュールでは、方形の太陽電池モジュールの角部において、集積型薄膜太陽電池の電位差が大きくなる正負の電極部分に対応する領域の端部でも、単位面積あたりの端部の割合が大きくならないので、太陽電池モジュールの角部からの水分の浸入が効果的に防止でき、また、この電極部分に対応する領域が直角のような鋭利な形状をしていないので、電界の集中がなく、絶縁耐圧性能低下を効果的に防止できる。

また、請求項１に記載の発明において、前記電気的に直列接続された複数の薄膜太陽電池セルの端部の電極部分に対応する領域は、前記分割線を一辺とする平行な対向する２辺の内の一辺が長く、当該長い方の一辺が複数の薄膜太陽電池セル側であっても良い（請求項２）。

また、請求項１又は２に記載の発明において、該概ね方形の集積型薄膜太陽電池の集積した個別セルの両端部たる最も電位差が大きくなる正負の電極部分に対応する領域は、前記分割線を一辺とする平行な対向する２辺の内の一辺が長く平行な対向する２辺が基板の辺に対して４５度の直線又は円形の線で結ばれていて、概ね台形形状であり、該台形形状の底辺が該複数の薄膜太陽電池セル側であっても良い（請求項３）。

これらのような本発明の集積型薄膜太陽電池モジュールは、さらに、前記概ね方形の集積型薄膜太陽電池の４隅の部分に前記集積型薄膜太陽電池から電気的に絶縁された、概ね三角形状の少なくとも前記透明電極層が存在する絶縁緩衝領域が存在することを特徴とする集積型薄膜太陽電池モジュールとなるので、より効果的に電極部分での電界集中が緩和されるのでモジュールの絶縁性の長期信頼性が向上する。

以上のような構成により、本発明の集積型薄膜太陽電池モジュールでは、方形の太陽電池モジュールの角部において、集積型薄膜太陽電池の電位差が大きくなる正負の電極部分に対応する領域の端部でも、単位面積あたりの端部の割合が大きくならないので、太陽電池モジュールの角部からの水分の浸入が効果的に防止でき、また、この電極部分に対応する領域が直角のような鋭利な形状をしていないので、電界の集中がなく、絶縁耐圧性能低下を効果的に防止できる。

本発明者らは、透光性絶縁基板の一方の主面上において集積型薄膜太陽電池の周囲全周にわたって、透明電極層、薄膜光電変換ユニット、及び金属電極層が存在しない絶縁領域を形成した太陽電池モジュールであっても、屋外に設置した後には、空気中に含まれる水分が太陽電池モジュールの端部より太陽電池モジュール内に浸入し、その水分を介して太陽電池の活性領域とフレームとの間が電気的に接触するものがある理由につき考察し以下の結論を得た。

まず、太陽電池モジュールは多くの場合、方形つまり矩形の角部を有する形状であり、この場合の水分は単位面積あたりの端部の割合が大きくなっている太陽電池モジュールの角部から多く浸入してくることが見出された。

またレーザー光や機械的な方法を用いて太陽電池周辺の一部を取り除くことで前記絶縁領域を形成する場合に、その除去は太陽電池モジュールの辺部にほぼ平行になされており、太陽電池の角部においてその除去部分はほぼ直交していることが問題であることを発見した。つまり、このように太陽電池の一部を除去した部分が直角のような鋭利な形状をしている箇所では電界が集中し大きくなり、絶縁耐圧性能低下の危険性が増すのである。

このように、先の水分の浸入が角部から浸入しやすいこと、また電界は角部において大きくなることとが相俟って、設置した太陽電池モジュールの絶縁耐圧性能の低下は太陽電池の角部において顕著であった。

このように基板角部から水が浸入しやすいことに対し、周囲の透明電極層、光半導体層および金属層の除去部分を基板端部から十分に距離をおいて形成することも、水分浸入による絶縁耐圧性能低下を回避する、あるいは低下するまでの時間を長くする方法の一つであるが、基板端と除去部分の距離を離した場合には、太陽電池の活性領域、すなわち発電部面積が小さくなり、基板１枚当たりの出力を減少することになり、好ましくない。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の１つの実施形態を示す集積型薄膜太陽電池モジュールの角部近傍の平面図である。図２は、従来の集積型薄膜太陽電池モジュールの角部近傍の平面図である。また、図３は、太陽電池モジュールの断面を示している。

まず、図３について説明する。図３に示す構成、断面構造は、本発明による太陽電池モジュールも比較例である従来のものも同等である。図３において３は透光性絶縁基板、４は透明電極層、６は薄膜光電変換ユニット、８は金属電極層であり、１０は透光性絶縁基板３周辺においてこれら透明電極層４、薄膜光電変換ユニット６および金属電極層８を光ビームにより除去した部分、１１は更にその外側を機械的エッチングにより透明電極層４、薄膜光電変換ユニット６および金属電極層８を除去した絶縁領域を示している。１３は封止樹脂、１４は裏面保護シートである。

通常薄膜光電変換ユニット６はｐ型層とｎ型層でサンドイッチされたｉ型層からなる。本発明は、薄膜光電変換ユニット６は複数の薄膜光電変換ユニットを積層したものにも適用可能である。例えば、非晶質シリコン光電変換ユニットと結晶質シリコン光電変換ユニットからなるハイブリッド型としても良い。

図１は本発明の集積型薄膜太陽電池モジュールの１つの実施形態を示す角部近傍の平面図である。

図１に示す１は本発明の基板角部における角部分離絶縁線であり、この角部分離絶縁線１、及び分離絶縁線１０では透明電極層４、薄膜光電変換ユニット６および金属電極層８が除去されている。分離絶縁線１０は、角部において概ね直交しており、角部分離絶縁線１は、辺Ａと辺Ｂと約４５度の角度で形成されている。

この角部分離絶縁線１を追加して形成することにより、本発明の図１の集積型薄膜太陽電池モジュールにおいて、電力取り出し電極が取り付けられる正負の集積型薄膜太陽電池両端に位置する電極部分に対応する領域１７は、複数の薄膜太陽電池セル側を底辺とする概ね台形形状となっており、これにより集積型薄膜太陽電池モジュール２の最も電位差が大きくなる電極部分に対応する領域１７において、直角のような鋭利な形状をしている箇所がなくなるので、電界が分散し、絶縁耐圧性能低下の危険性が減るのである。ここで台形形状の底辺とは、台形の平行な対向する２辺において、長い方の１辺である。

また、この角部分離絶縁線１を追加して形成することにより、集積型薄膜太陽電池の４隅の部分において、絶縁領域１１と前記台形形状の電極部分に対応する領域１７との間に、集積型薄膜太陽電池から電気的に絶縁された、概ね三角形状の少なくとも前記透明電極層が存在する絶縁緩衝領域１６が形成されている。

本発明の角部分離絶縁線１は、図１のように辺Ａと辺Ｂとに対して４５度の角度で形成される場合に限らず、また他の例として図４に示すような４分の１円形状でも何ら問題ない。また、図６に示すように角部分離絶縁線１とほぼ同じ形状で、その外側を機械的にエッチングして集積型薄膜太陽電池の周囲全周にわたって透明電極層４、薄膜光電変換ユニット６、及び金属電極層８が存在しない絶縁領域１１を形成してもよい。

このような絶縁領域１１は、好ましくは１００μｍ以下の微粒子の吹きつけによる機械的なエッチング法により形成され、その幅は絶縁性の確保と加工の容易さ、及び活性領域の透光性絶縁基板３上での面積確保の関係から、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜６ｍｍで形成される。

図２は、従来の集積型薄膜太陽電池モジュールの角部近傍の平面図である。この従来の集積型薄膜太陽電池モジュールの角部では、基板周囲の透明電極層４、薄膜光電変換ユニット６、および金属層８の除去部分である分離絶縁線１０は辺に沿って平行に形成され、基板角部において直交しているため、電極部分に対応する領域１７の角部が直角のような鋭利な形状をしており電界が集中し大きくなり易く、絶縁耐圧性能低下の危険性が大きい。

このような角部分離絶縁線１、及び分離絶縁線１０は、光ビームにより行うことが、集積化のためのパターニングと同様の工程で実施できることから好ましく、また、絶縁性の確保と加工の容易さの関係から、これらの分離絶縁線の線幅は０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍで形成される。

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。本発明は以下に示す実施例に限定されない。

（実施例１）
図５は、本発明の一実施例に係る集積型薄膜太陽電池モジュールを太陽光の入射側である他方の主面から見た全体図である。図５に示す集積型薄膜太陽電池モジュールの製造方法を図３を用いて説明する。

まず、透光性絶縁基板３として面積９１ｃｍ×９１ｃｍ、厚さ５ｍｍのソーダライムガラスからなる方形のガラス基板３を用い、この基板３の一方の主面全面上に、熱ＣＶＤ法により酸化錫膜（厚さ８０００オングストローム）を形成し、複数の薄膜太陽電池セルを集積化つまり電気的に直列接続するため、この酸化錫膜４をレーザースクライバーでパターニングし、ガラス側の透明電極層４とした。なお、参照符号５は、透明電極スクライブ線を示す。

パターニングは、ガラス基板３をＸ−Ｙテーブル上にセットし、ＱスイッチＹＡＧレーザーを用いて行った。レーザーの運転条件は、第２高調波５３２ｎｍを用い、パルス幅３ｋＨｚ、平均出力５００ｎｗ、パルス幅１０ｎｓｅｃであった。分離幅は５０μｍ、ストリング（個別太陽電池）の幅は約１０ｍｍである。

このようにしてパターニングされた酸化錫膜４の上に、分離形成型装置のプラズマＣＶＤ室内において、薄膜光電変換ユニット６をプラズマＣＶＤ法により形成した。即ち、２００℃（摂氏２００度）で、ｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ半導体層、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層、およびｎ型微結晶Ｓｉ：Ｈ半導体層を順次堆積して、ｐｉｎ接合を構成する薄膜光電変換ユニット６として積層ａ―Ｓｉ層６を形成した。各層を形成するためには、流量がそれぞれ１００ｓｃｃｍ、５００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍのＳｉＨ４（ＳｉＨ₄）を用い、ｐ型半導体層とｎ型半導体層を形成する場合にはそれぞれ１０００ｐｐｍの水素希釈のＢ２Ｈ６（Ｂ₂Ｈ₆）とＰＨ３（ＰＨ₃）を２０００ｓｃｃｍ混入させた。

また、ｐ型半導体層の形成には、３０ｓｃｃｍのＣＨ４（ＣＨ₄）も混入させることにより、炭素合金化を行った。各層を形成するための投入パワーは、それぞれ２００Ｗ、５００Ｗ、３ｋＷであり、反応圧力はそれぞれ１ｔｏｒｒ、０．５ｔｏｒｒ、１ｔｏｒｒであった。形成した層の膜厚は、製膜時間からそれぞれ１５０オングストローム、３２００オングストローム、３００オングストロームと推定される。

このようにして各層の製膜を行った後、ガラス基板３をＸ−Ｙテーブル上にセットして、ＱスイッチＹＡＧレーザーを用い、ａ―Ｓｉ層６を、酸化錫層４のパターニング位置から図３における右側に１００μｍづつずらしてパターニングを行った。レーザーの運転条件は、第２高調波５３２ｎｍを用い、パルス幅３ｋＨｚ、平均出力５００ｍｗ、パルス幅１０ｎｓｅｃであった。なお、焦点位置をずらすこととで、分離幅を１００μｍにした。参照符号７は、薄膜光電変換ユニットスクライブ線を示す。

その後、マグネトロンスパッタ法により、ＲＦ放電で酸化亜鉛ターゲットを用いて、パターニングされたａ―Ｓｉ層６上に、１０００オングストロームの膜厚の酸化亜鉛層（図示せず）を形成した。スパッタ条件は、アルゴンガス圧力２ｍｔｏｒｒ、放電パワー２００Ｗ、製膜温度２００℃（摂氏２００度）であった。

次に、酸化亜鉛層上に、同じマグネトロンスパッタ装置の銀ターゲットを用いることにより、直流放電および室温で、２０００オングストロームの膜厚の金属電極層８を形成した。スパッタ条件は、アルゴンガス圧力２ｍｔｏｒｒ、放電パワー２００Ｗであった。

最後に、マグネトロンスパッタ装置からガラス基板３を取り出して、Ｘ−Ｙテーブル上にセットして、ＱスイッチＹＡＧレーザーを用いて銀層８およびａ―Ｓｉ層６をパターニングして、半導体スクライブ線７から１００μｍ離れた位置に金属電極層スクライブ線９を形成した。レーザーの運転条件は、ａ―Ｓｉ層６の加工条件と全く同じであった。分離幅は７０μｍ、ストリング幅は約１０ｍｍである。

これらのレーザー光照射によるパターニングと薄膜の堆積により、実質的に直線状で互いに平行な分割線である透明電極スクライブ線５、及び金属電極層スクライブ線９と、これらの分割線に平行でその中間に位置する接続溝である薄膜光電変換ユニットスクライブ線７に埋め込まれた金属電極層８とにより、電気的に直列接続された複数の薄膜太陽電池セルからなる方形の集積型薄膜太陽電池が形成された。

次に、周辺部と太陽電池活性部を電気的に分離、絶縁するために、基板の周囲端部から５ｍｍの位置に全周にわたり、レーザーによるパターニングを施し、分離絶縁線１０を形成した。分離絶縁線の幅は１５０μｍで酸化錫膜４の分離部５を包括するように加工した。

さらに、その後際、レーザー装置動作制御プラグラムにより、前記分離絶縁線１０と同じ線幅で、図１に示すように基板の４隅の各角部において基板の辺に対して４５度の角度で角部分離絶縁線１を形成した。

これにより、集積型薄膜太陽電池の４隅の部分において、絶縁領域１１と電極部分に対応する領域１７との間に集積型薄膜太陽電池から電気的に絶縁された三角形状の少なくとも透明電極層４が存在する絶縁緩衝領域１６が形成された。

次に、この分離絶縁線の外側０．５ｍｍから外側の部分を全周にわたって、１００μｍ以下の微粒子の吹きつけによる機械的なエッチング法を用いて、金属電極層８、酸化亜鉛層、ａ−Ｓｉ層６および酸化錫膜４の膜厚全体を除去するとともに、ガラス基板３の表面部分を除去し、機械エッチングによる絶縁領域１１を形成した。

その後、集積した個別セルの両端部の電極部分に対応する領域１７に取り出し電極１２としてはんだメッキ銅箔からなるバスバー電極１２を形成して、さらに出力電極取り出しのための配線を行った。このバスバー電極１２はストリングに平行となっている。

以上のように構成された、透光性絶縁基板３、及びその上の集積型薄膜太陽電池をモジュール化して、集積型薄膜太陽電池モジュール２とするために、封止樹脂１３であるＥＶＡシート１３とフッ素系フィルムからなる裏面保護シート１４を、真空ラミネーターを用いて被覆して封止し、裏面保護シート１４側に外部への出力取出用端子が付いた端子箱と、基板周囲部にアルミ製のフレーム１５を取り付けた。

このようにして得た本発明による集積型薄膜太陽電池モジュール２について、１００ｍＷ／ｃｍ２（ｍＷ／ｃｍ²）のＡＭ１．５ソーラーシミュレーターを用いて、室温で電流電圧特性を測定した。最大出力で７４．２Ｗであった。

次に、本発明による集積型薄膜太陽電池モジュール２の下端側一辺全部を水深約２０ｍｍの水槽に入れ、取り出した出力電極の正負両極を電気的に短絡させた端子とアルミ製フレーム１５との間に、１０００Ｖの電圧を印加して抵抗値を測定した。その結果、絶縁抵抗は２０００ＭΩ以上であった。

また、本発明による集積型薄膜太陽電池モジュール２を発電状態にて屋外に９０日間曝露させた後、先と同様に下端側一辺全部を水深約２０ｍｍの水槽に入れ、取り出した出力電極の正負両極を電気的に短絡させた端子とアルミ製フレーム１５との間に１０００Ｖの電圧を印加して抵抗値を測定した結果、曝露前と変わらず２０００ＭΩ以上の抵抗値を示した。

更に、促進試験として別に作製した本発明による集積型薄膜太陽電池モジュール２のほぼ下側半分の面積を水槽に入れ、５０℃（摂氏５０度）の水中に３０日間浸した後、上述したように抵抗値を測定したが、本発明による集積型薄膜太陽電池モジュール２では１９００ＭΩを示し、十分な絶縁耐圧性能であることを確認した。

（比較例１）
比較のため、角部分離絶縁線１を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、比較例１として図２に示すような従来の集積型薄膜太陽電池モジュール２を作製し、同様の試験を実施した。つまり、この比較例１の太陽電池モジュール２においては、基板角部において直交する分離絶縁線１０により、電極部分に対応する領域１７が規定されているようにした。

比較例１の太陽電池モジュール２の出力は７４．４Ｗであり、つまり、実施例１と比較例１との太陽電池モジュール２では発電電力に差は見られなかった。また、この比較例１の太陽電池モジュール２の下端側一辺全部を水深約２０ｍｍの水槽に入れ、取り出した出力電極の正負両極を電気的に短絡させた端子とアルミ製フレーム１５との間に、１０００Ｖの電圧を印加して抵抗値を測定した結果は、２０００ＭΩ以上であり実施例１の太陽電池モジュール２と同等であった。

しかしながら、比較例１の太陽電池モジュール２を発電状態にて屋外に９０日間曝露した後、同様に絶縁抵抗を測定したところ、その値は８３０ＭΩであり、曝露前から大きく低下していた。また、実施例１と同様に比較例１の太陽電池モジュール２につき促進試験を実施し抵抗値を測定した結果、ＪＩＳの規格は満足していたものの、３２０ＭΩと本発明の太陽電池モジュールの約６分の１まで抵抗値が低下し、実施例１と比べてかなり低い値であった。

（実施例２）
実施例１における角部分離絶縁線１の形状を、図４に示すように基板角部において４分の１円を形成させるようにしたこと以外は実施例１と全く同様にして、太陽電池モジュール２を作製し、同様の試験を行った。

実施例２の太陽電池モジュール出力は７３．６Ｗであり、実施例１の太陽電池モジュール出力とほとんど同じであった。次に、この実施例２の太陽電池モジュール２の下端側一辺全部を水深約２０ｍｍの水槽に入れ、取り出した出力電極の正負両極を電気的に短絡させた端子とアルミ製フレーム１５との間に１０００の電圧Ｖを印加して抵抗値を測定した結果、２０００ＭΩ以上であった。

また、この実施例２の太陽電池モジュール２を発電状態にて屋外に９０日間曝露させた後、先と同様に下端側一辺全部を水深約２０ｍｍの水槽に入れ取り出した出力電極の正負両極を電気的に短絡させた端子とアルミ製フレーム１５との間に１０００Ｖの電圧を印加して抵抗値を測定した結果、曝露前と変わらず２０００ＭΩ以上の抵抗値を示した。

更に、実施例１と同様に実施例２の太陽電池モジュール２につき促進試験を実施し抵抗値を測定したが、抵抗値は約１８００ＭΩを示し、十分な絶縁耐圧性能であることを確認した。

（実施例３）
実施例１におけるレーザーによる分離絶縁線１０を形成した後、この分離絶縁線の外側０．５ｍｍから外側の部分を全周にわたって、１００μｍ以下の微粒子の吹きつけによる機械的なエッチング法を用いて、金属電極層８、酸化亜鉛層、ａ−Ｓｉ層６および酸化錫膜４の膜厚全体を除去するとともに、ガラス基板３の表面部分を除去し、絶縁領域１１を形成した。実施例１と異なるのは基板角部における形状が図６に示すように、角部分離絶縁線１を電極部分に対応する領域１７の外周部分にのみ設け、また、この角部分離絶縁線１、及び分離絶縁線１０で形成される領域とほぼ同形でその外側に絶縁領域１１を設け、つまり、基板４隅の角部において絶縁領域１１を角部分離絶縁線１と同じく基板の辺に対してほぼ４５度にしたところである。その後、実施例１と全く同様にして、太陽電池ジュール２を作製し、同様の試験を行った。

実施例３の太陽電池モジュール出力は７４．４Ｗであり、実施例１の太陽電池モジュール出力とほとんど同じであった。次に、この実施例３の太陽電池モジュール２の下端側一辺全部を水深約２０ｍｍの水槽に入れ、取り出した出力電極の正負両極を電気的に短絡させた端子とアルミ製フレーム１５との間に１０００の電圧Ｖを印加して抵抗値を測定した結果、２０００ＭΩ以上であった。

また、この実施例３の太陽電池モジュール２を発電状態にて屋外に９０日間曝露させた後、先と同様に下端側一辺全部を水深約２０ｍｍの水槽に入れ取り出した出力電極の正負両極を電気的に短絡させた端子とアルミ製フレーム１５との間に１０００Ｖの電圧を印加して抵抗値を測定した結果、曝露前と変わらず２０００ＭΩ以上の抵抗値を示した。

更に、実施例１と同様に実施例３の太陽電池モジュール２につき促進試験を実施し抵抗値を測定したが、抵抗値は２０００ＭΩ以上を示し、実施例１あるいは２より大きな絶縁抵抗を示した。

以上の結果から判るように、本発明における実施例１〜３の結果では、発電状態での９０日間屋外曝露での絶縁抵抗の低下が見られず、また、促進試験である５０℃（摂氏５０度）の温水に太陽電池モジュールの下側ほぼ半分の面積を３０日浸漬した後においてもほとんど低下は見られないのに対し、比較例ではＪＩＳの規格である１００ＭΩ以上はクリアするものの、絶縁抵抗という意味においては各実施例に大きく見劣りする結果となった。

本発明の１つの実施形態を示す集積型薄膜太陽電池モジュールの角部近傍の平面図。従来の集積型薄膜太陽電池モジュールの角部近傍の平面図。実施例１、２および比較例１に係る集積型薄膜太陽電池モジュールの断面図。本発明の集積型薄膜太陽電池モジュールの別の実施形態を示す角部近傍の平面図。本発明のもう１つ別の実施形態を示す集積型薄膜太陽電池モジュールの全体平面図。実本発明の太陽電池モジュールもう１つ別の実施形態を示す角部近傍の平面図。

１角部分離絶縁線
２集積型薄膜太陽電池モジュール
３透光性絶縁基板
４透明電極層
５透明電極スクライブ線
６薄膜光電変換ユニット
７薄膜光電変換ユニットスクライブ線
８金属電極層
９金属電極層スクライブ線
１０分離絶縁線
１１絶縁領域
１２取り出し電極
１３封止樹脂
１４裏面保護シート
１５フレーム
１６絶縁緩衝領域
１７電極部分に対応する領域

Claims

方形の透光性絶縁基板の一方の主面上に直接形成された概ね方形の集積型薄膜太陽電池を含む集積型薄膜太陽電池モジュールであって、
該集積型薄膜太陽電池は、該透光性絶縁基板上に順に積層された、透明電極層、薄膜光電変換ユニット、及び金属電極層が複数の薄膜太陽電池セルを形成するように実質的に直線状で互いに平行な複数の分割線によって分割されており、かつ、該複数の薄膜太陽電池セルが電気的に直列接続されてなり、
該一方の主面上に該集積型薄膜太陽電池の周囲全周にわたって該透明電極層、該薄膜光電変換ユニット、及び該金属電極層が存在しない絶縁領域が存在し、
かつ、該概ね方形の集積型薄膜太陽電池の角部に角部分離絶縁線があり、当該角部分離絶縁線は、該透明電極層、該薄膜光電変換ユニット、及び該金属電極層が存在しないことを特徴とする集積型薄膜太陽電池モジュール。
前記電気的に直列接続された複数の薄膜太陽電池セルの端部の電極部分に対応する領域は、前記分割線を一辺とする平行な対向する２辺の内の一辺が長く、当該長い方の一辺が複数の薄膜太陽電池セル側であることを特徴とする請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池モジュール。
該概ね方形の集積型薄膜太陽電池の集積した個別セルの両端部たる最も電位差が大きくなる正負の電極部分に対応する領域は、前記分割線を一辺とする平行な対向する２辺の内の一辺が長く平行な対向する２辺が基板の辺に対して４５度の直線又は円形の線で結ばれていて、概ね台形形状であり、該台形形状の底辺が該複数の薄膜太陽電池セル側であることを特徴とする請求項１又は２に記載の集積型薄膜太陽電池モジュール。
請求項１〜３のいずれかに記載の集積型薄膜太陽電池モジュールであって、さらに、前記概ね方形の集積型薄膜太陽電池の４隅の部分に前記集積型薄膜太陽電池から電気的に絶縁された、概ね三角形状の少なくとも前記透明電極層が存在する絶縁緩衝領域が存在することを特徴とする集積型薄膜太陽電池モジュール。