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WO2012029651A1 - 光電変換装置及びその製造方法 - Google Patents

光電変換装置及びその製造方法 Download PDF

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WO2012029651A1
WO2012029651A1 PCT/JP2011/069296 JP2011069296W WO2012029651A1 WO 2012029651 A1 WO2012029651 A1 WO 2012029651A1 JP 2011069296 W JP2011069296 W JP 2011069296W WO 2012029651 A1 WO2012029651 A1 WO 2012029651A1
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WO
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photoelectric conversion
wiring
glass substrate
electrode layer
conversion device
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/069296
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English (en)
French (fr)
Inventor
和司 石木
聡生 柳浦
Original Assignee
三洋電機株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 三洋電機株式会社 filed Critical 三洋電機株式会社
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric conversion device and a manufacturing method thereof.
  • a photoelectric conversion device in which semiconductor thin films such as amorphous and microcrystals are stacked is used.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of the basic configuration of a conventional photoelectric conversion device 100.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the end portion of the photoelectric conversion device 100.
  • the photoelectric conversion device 100 includes a photoelectric conversion cell 102 in which a transparent electrode layer 12, a photoelectric conversion layer 14, and a back electrode 16 are formed on a glass substrate 10, along both ends of the photoelectric conversion device 100.
  • EVA filling material 26
  • the photoelectric conversion layer 14 and the back electrode 16 under the first current collector wiring 18 are removed and formed on the glass substrate 10.
  • a configuration has been proposed in which the transparent electrode layer 12 exposed is connected to the transparent electrode 12 from which the first current collector wiring 18 is exposed by ultrasonic soldering or conductive tape (Patent Documents 1, 2, etc.). ,reference).
  • a glass substrate, a plurality of photoelectric conversion cells configured by stacking a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer on the glass substrate, and the photoelectric conversion cells are connected in parallel.
  • a current collector wiring that collects electric power output from the photoelectric conversion cell, and at least a part of the current collector wiring is welded to a glass substrate.
  • photoelectric conversion cells are arranged in parallel through contact holes formed in a photoelectric conversion cell configured by laminating a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer on a glass substrate.
  • a manufacturing method of a photoelectric conversion device including a step of welding current collecting wiring to be connected to a glass substrate.
  • the present invention it is possible to improve the adhesion of the current collector wiring and improve the reliability of the photoelectric conversion device.
  • FIG. 1 is a plan view of the photoelectric conversion device 200 as viewed from the back side opposite to the light receiving surface.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 1 in order to clearly show the configuration of the photoelectric conversion device 200, components that are not actually seen overlapping are also shown by solid lines.
  • FIGS. 1 to 3 the dimensions of each part are shown different from actual ones in order to clearly show the configuration.
  • the photoelectric conversion device 200 includes a glass substrate 30, a transparent electrode layer 32, a photoelectric conversion layer 34, a back electrode 36, a first current collector wiring 38, a first insulating coating material 40, a second electrode. It is configured to include a current collecting wiring 42, a second insulating coating material 44, a back surface protection material 46, a filler 48, an end sealing resin 50, and a terminal box 52.
  • the glass substrate 30 is a member that mechanically supports the photoelectric conversion panel of the photoelectric conversion device 200.
  • a transparent electrode layer 32 is formed on the glass substrate 30.
  • the transparent electrode layer 32 is doped with tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO), etc. with tin (Sn), antimony (Sb), fluorine (F), aluminum (Al), etc. It is preferable to use at least one or a combination of a plurality of transparent conductive oxides (TCO). In particular, zinc oxide (ZnO) is preferable because it has high translucency, low resistivity, and excellent plasma resistance.
  • the transparent electrode layer 32 can be formed by a sputtering method or a CVD method.
  • the transparent electrode layer 32 is divided into strips by patterning.
  • the first slit S1 is formed in the transparent electrode layer 32 along the vertical direction in FIG.
  • the transparent electrode layer 32 is divided
  • the second slit S2 is formed and divided in the transparent electrode layer 32 along the horizontal direction of FIG.
  • the transparent electrode layer 32 can be patterned using a YAG laser having a wavelength of 1064 nm, an energy density of 13 J / cm 2 , and a pulse frequency of 3 kHz.
  • a photoelectric conversion layer 34 is formed by sequentially laminating a p-type layer, an i-type layer, and an n-type silicon thin film on the transparent electrode layer 32.
  • the photoelectric conversion layer 34 can be a thin film photoelectric conversion layer such as an amorphous silicon thin film photoelectric conversion layer or a microcrystalline silicon thin film photoelectric conversion layer.
  • a tandem or triple photoelectric conversion layer in which these photoelectric conversion layers are stacked may be used.
  • an intermediate layer may be sandwiched.
  • the intermediate layer is preferably a transparent conductive oxide (TCO).
  • TCO transparent conductive oxide
  • ZnO zinc oxide
  • Mg magnesium
  • Amorphous silicon thin film photoelectric conversion layer and microcrystalline silicon thin film photoelectric conversion layer are made of silicon-containing gas such as silane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), methane (CH 4 ), etc.
  • a mixed gas obtained by mixing a carbon-containing gas, a p-type dopant-containing gas such as diborane (B 2 H 6 ), an n-type dopant-containing gas such as phosphine (PH 3 ), and a diluent gas such as hydrogen (H 2 ) is converted into plasma. It can be formed by a plasma chemical vapor deposition method (CVD method) in which a film is formed.
  • CVD method for example, a 13.56 MHz parallel plate RF plasma CVD method is preferably applied.
  • the photoelectric conversion layer 34 is divided into strips by patterning.
  • a YAG laser is irradiated to a position 50 ⁇ m lateral from the first slit S1 dividing the transparent electrode layer 32 to form a third slit S3, and the photoelectric conversion layer 34 is patterned into a strip shape.
  • a YAG laser having an energy density of 0.7 J / cm 2 and a pulse frequency of 3 kHz is preferably used.
  • a back electrode 36 is formed on the photoelectric conversion layer 34.
  • the back electrode 36 preferably has a structure in which a transparent conductive oxide (TCO) and a reflective metal are laminated in this order.
  • a transparent conductive oxide (TCO) such as tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO), or these transparent conductive oxides
  • TCO transparent conductive oxide
  • a material (TCO) doped with impurities is used.
  • zinc oxide (ZnO) doped with aluminum (Al) as an impurity may be used.
  • metals such as silver (Ag) and aluminum (Al), are used.
  • the transparent conductive oxide (TCO) and the reflective metal can be formed by, for example, a sputtering method or a CVD method. It is preferable that at least one of the transparent conductive oxide (TCO) and the reflective metal is provided with unevenness for enhancing the light confinement effect.
  • the back electrode 36 is divided into strips by patterning.
  • a YAG laser is irradiated to a position 50 ⁇ m lateral from the position of the third slit S3 for patterning the photoelectric conversion layer 34 to form a fourth slit S4, and the back electrode 36 is patterned into a strip shape.
  • the photoelectric conversion layer 34 is divided in parallel, the photoelectric conversion layer 34 formed in the second slit S2 dividing the transparent electrode layer 32 and the fifth slit S5 dividing the back electrode 36 are formed. And split.
  • a YAG laser having an energy density of 0.7 J / cm 2 and a pulse frequency of 4 kHz is preferably used.
  • the transparent electrode layer 32, the photoelectric conversion layer 34, and the back electrode 36 are laminated on the glass substrate 30 to form the photoelectric conversion cell 202.
  • the first current collecting wiring 38 and the second current collecting wiring 42 are formed in order to take out the electric power generated by the photoelectric conversion cell 202.
  • the first current collecting wiring 38 is a wiring for collecting current from the photoelectric conversion cells 202 divided in parallel, and the second current collecting wiring 42 connects the first current collecting wiring 38 to the terminal box 52. Wiring.
  • the first current collector wiring 38 is extended on the back electrode 36 of the photoelectric conversion cell 202.
  • the first current collector wiring 38 is formed to connect the positive electrodes and the negative electrodes of the photoelectric conversion layer 34 that are divided in parallel near the end of the photoelectric conversion device 200. Therefore, the first current collection wiring 38 extends along a direction orthogonal to the parallel division direction of the photoelectric conversion layer 34. That is, as shown in FIGS. 1 and 3, the photoelectric conversion cells 202 divided in parallel by the slits S2 and S5 are extended on the back electrode 36 across the slits S2 and S5 so as to be connected in parallel. .
  • the 1st current collection wiring 38 is extended along the up-and-down direction on the right-and-left end sides in FIG. However, in the vicinity of the upper and lower edges shown in FIG. 1, the photoelectric conversion layer that does not have the photoelectric conversion function and the slits S ⁇ b> 2 and S ⁇ b> 5 near the edges do not straddle.
  • FIG. 4 is a diagram clearly showing the removal region X (shown by a broken line) of the back electrode 36, the photoelectric conversion layer 34, and the transparent electrode layer 32, with the other components omitted.
  • the removal region X is intermittently formed at intervals along both ends of the photoelectric conversion layer 34 in the series connection direction.
  • the removal region X functions as a contact hole for welding the first current collector wiring 38 to the glass substrate 30.
  • the back electrode 36 and the photoelectric conversion layer 34 formed in the removal region X are removed using a YAG laser (wavelength 532 nm).
  • a YAG laser having an energy density of 0.7 J / cm 2 and a pulse frequency of 4 kHz is preferably used.
  • the transparent electrode layer 32 formed in the removal region X is removed using a YAG laser (wavelength 1064 nm).
  • a YAG laser having an energy density of 13 J / cm 2 and a pulse frequency of 3 kHz is preferably used.
  • the first current collecting wiring 38 is extended on the removal region X formed in this way.
  • the first current collector wiring 38 is a conductive tape or sheet.
  • the first current collector wiring 38 is preferably a tape or sheet made of a metal material containing 50% or more of aluminum.
  • the first current collector wiring 38 and the glass substrate 30 are melt-bonded at a strength of about 0.5 J / mm 2 by ultrasonic treatment in the removal region X.
  • melt bonding is performed by applying ultrasonic waves in a state where the head of the ultrasonic treatment device is pressed against the first current collecting wiring 38 on the removal region X. This ultrasonic treatment corresponds to the ultrasonic welding method.
  • the positive electrodes and the negative electrodes of the photoelectric conversion cells 202 connected in series are connected in parallel.
  • the first current collector wiring 38 is preferably arranged so as to cover the entire removal region X.
  • the first current collecting wiring 38 is preferably 99.999% or more aluminum wiring, 4 to 6 mm wide and 110 ⁇ m thick.
  • the reliability of the photoelectric conversion device 200 can be improved, such that the first current collector wiring 38 is difficult to peel off.
  • a first insulating covering material 40 is provided. As shown in FIGS. 1 to 3, the first insulating coating material 40 is arranged from the vicinity of the first current collector wiring 38 provided along the left and right edges of the photoelectric conversion device 200 to the arrangement position of the terminal box 52 in the central portion. Until extending across the slit S4 on the back electrode 36 along the direction perpendicular to the series division direction.
  • the first insulating covering material 40 extends in the left-right direction from the vicinity of the left and right first current collecting wires 38 toward the terminal box 52.
  • the first insulating coating material 40 is preferably made of an insulating material having a resistivity of 10 16 ( ⁇ cm) or more.
  • an insulating material having a resistivity of 10 16 ( ⁇ cm) or more for example, polyester (PE), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, polyvinyl fluoride and the like are suitable.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polyethylene naphthalate
  • polyvinyl fluoride and the like are suitable.
  • the second current collecting wiring 42 extends from the left and right first current collecting wirings 38 toward the center of the photoelectric conversion device 200 along the first insulating covering material 40. Is done.
  • the second current collecting wiring 42 may be the same as the first current collecting wiring 38, or may be a copper wiring whose surface is covered with solder.
  • the first insulating coating material 40 is sandwiched between the second current collector wiring 42 and the back electrode 36 so that there is no direct electrical contact between the second current collector wiring 42 and the back electrode 36.
  • one end of the second current collecting wiring 42 extends to the first current collecting wiring 38 and is electrically connected to the first current collecting wiring 38.
  • the second current collecting wiring 42 is preferably electrically connected to the first current collecting wiring 38 by ultrasonic treatment or the like.
  • the other end of the second current collector wiring 42 is drawn from the opening of the back glass 50.
  • the other end of the second current collector wiring 42 is connected to the electrode terminal in the terminal box 52. Thereby, the electric power generated by the photoelectric conversion cell 202 is taken out of the photoelectric conversion device 200.
  • the second current collecting wiring 42 is connected to the glass substrate 30 by electrically connecting the first current collecting wiring 38 and the second current collecting wiring 42 on the removal region X. Therefore, the second current collecting wiring 42 is hardly peeled off and the reliability of the photoelectric conversion device 200 can be improved.
  • the second current collecting wiring 42 may be electrically connected at a portion other than the first current collecting wiring 38 on the removal region X.
  • the second insulating coating material 44 is disposed.
  • the second insulating coating material 44 is provided so as to cover at least a part of the transparent electrode layer 32, the photoelectric conversion layer 34, the back electrode 36, and the first current collector wiring 38 located in the vicinity of the end sealing resin 50 described later.
  • at least a part of the transparent electrode layer 32, the photoelectric conversion layer 34, the back electrode 36, and the first current collector wiring 38 facing the end sealing resin 50 (transparent electrode layer 32, photoelectric conversion layer 34, back electrode) 36 and end faces of the first current collector wiring 38) are preferably provided so as to cover them.
  • the second insulating coating material 44 covers the ends of the transparent electrode layer 32, the photoelectric conversion layer 34, the back electrode 36, and the first current collector wiring 38,
  • the photoelectric conversion layer 34 extends along a direction orthogonal to the parallel division direction so as not to reach the end of the first insulating coating material 40.
  • the second insulating coating material 44 is preferably made of an insulating material having a resistivity of 10 16 ( ⁇ cm) or more.
  • polyester PE
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • polyimide polyvinyl fluoride, and the like are preferable.
  • the end sealing resin 50 is disposed.
  • the end sealing resin 50 is disposed in a portion (width of about 7 mm to 15 mm) around the end of the photoelectric conversion device 200 where the photoelectric conversion cell 202 is not formed.
  • the transparent electrode layer 32, the photoelectric conversion layer 34, and the back electrode 36 are not formed when the photoelectric conversion cell 202 is formed.
  • the frame member may be used to perform film formation by masking the periphery of the glass substrate 30, or after forming the photoelectric conversion cell 202, the photoelectric conversion cell 202 around the end of the photoelectric conversion device 200 by laser, sandblasting or etching. May be removed.
  • the end sealing resin 50 is provided by applying to the portion where the photoelectric conversion cell 202 around the end of the photoelectric conversion device 200 thus formed is not formed.
  • the end sealing resin 50 is an insulating material having a resistivity of 10 10 ( ⁇ cm) or more.
  • the end sealing resin 50 is preferably made of a material with low moisture permeability in order to prevent moisture from entering from the end of the photoelectric conversion device 200.
  • the end sealing resin 50 is preferably made of a material having a moisture permeability lower than that of the filler 48.
  • the end sealing resin 50 is preferably an epoxy resin or a butyl resin, and more specifically, it is preferable to apply hot melt butyl which is easy to apply and adhere at high temperatures. is there.
  • the end sealing resin 50 has a width of about 6 mm to 10 mm and a thickness of about 0.05 mm to 0.2 mm thicker than the thickness of the filler 48.
  • the back surface of the photoelectric conversion device 200 is sealed using a back surface protection material 46.
  • a sheet-like filler 48 is disposed on the photoelectric conversion cell 202, the first current collecting wiring 38, the second current collecting wiring 42, and the like.
  • the filler 48 is an insulating resin. More specifically, an insulating material having a resistivity of about 10 14 ( ⁇ cm) is preferable. For example, ethylene vinyl acetate copolymer resin (EVA) or polyvinyl bratil (PVB) is preferable. is there. Further, the back surface of the photoelectric conversion device 200 is covered with the back surface protective material 46.
  • the back surface protective material 46 is arranged in a state where the end portion of the second current collecting wiring 42 is pulled out through the opening provided in the back surface protective material 46.
  • the back surface protective material 46 is preferably made of a material having electrical insulation, low moisture permeability, and high corrosion resistance.
  • the back surface protective material 46 is preferably a glass plate, for example.
  • the back surface protective material 46 is heated while being pressed toward the photoelectric conversion cell 202 side to perform a vacuum laminating process.
  • the heat treatment is performed at about 150 ° C., for example.
  • the back surface of the photoelectric conversion device 200 is sealed by the back surface protection material 46.
  • EVA ethylene vinyl acetate copolymer resin
  • the photoelectric conversion device 200 may be heated in a curing furnace to perform the curing process.
  • the heat treatment in the curing process is preferably performed at 150 ° C. for about 30 minutes, for example.
  • a terminal box 52 is attached in the vicinity of the end of the second current collecting wiring 42 drawn out from the back surface protective material 46 that seals the photoelectric conversion device 200.
  • the terminal box 52 can be attached by bonding using silicone or the like.
  • the end of the second current collecting wiring 42 is electrically connected to the terminal electrode in the terminal box 52 by soldering or the like, and the space in the terminal box 52 is filled with an insulating resin such as silicone and covered.
  • the photoelectric conversion device 200 according to this embodiment is formed.
  • the first current collector wiring 38 is melt bonded only to the glass substrate 30, but the first current collector wiring 38 may be melt bonded to the transparent electrode layer 32. That is, as shown in the plan view of FIG. 5 and the cross-sectional view of FIG. 6, the removal region X from which the back electrode 36, the photoelectric conversion layer 34, and the transparent electrode layer 32 are removed, and the back electrode 36 and the photoelectric conversion layer 34 are removed.
  • the transparent electrode layer 32 forms a remaining removal region Y, the region where the first current collector wiring 38 is melt bonded to the glass substrate 30, and the first current collector wire 38 is melt bonded to the transparent electrode layer 32. May be provided.
  • FIG. 6 shows a cross section taken along line BB in the plan view of FIG.
  • the removal region X from which the back electrode 36, the photoelectric conversion layer 34, and the transparent electrode layer 32 are removed is connected to both ends (in the serial connection direction of the photoelectric conversion layer 34 (You may extend in the shape of a line (slit shape) along the extending direction of the 1st current collection wiring 38).
  • the length of the removal region X along both end portions of the photoelectric conversion layer 34 in the series connection direction is larger than the width orthogonal to the series connection direction of the photoelectric conversion layer 34.
  • the removal region X is linear (slit) along both ends of the photoelectric conversion layer 34 in the series connection direction so as to straddle at least two photoelectric conversion layers 34 along both ends of the photoelectric conversion layer 34 in the series connection direction. It is preferable to extend the shape. In this case, it is preferable to irradiate the back electrode 36, the photoelectric conversion layer 34, and the transparent electrode layer 32 with a laser to form the removal region X having a width of about 200 ⁇ m perpendicular to the serial connection direction of the photoelectric conversion layer 34. It is.
  • FIG. 8 shows a cross section taken along line BB in the plan view of FIG.
  • the removal region Y can be formed by removing the back electrode 36 and the photoelectric conversion layer 34 formed in the removal region X using a YAG laser (wavelength 532 nm).
  • the first current collector wiring 38 and the transparent electrode layer 32 can be melt-bonded by ultrasonic treatment.
  • the process for forming the removal regions X and Y is not limited to the laser processing process, and a sandblast process or the like may be used.

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Abstract

ガラス基板３０と、ガラス基板３０上に透明電極層３２、光電変換層３４及び裏面電極３６を積層して構成された複数の光電変換セル１０２と、光電変換セル１０２を並列に接続し、光電変換セル１０２から出力される電力を集電する第１集電配線３８と、を備え、第１集電配線３８の少なくとも一部をガラス基板３０に溶着する。

Description

光電変換装置及びその製造方法
　本発明は、光電変換装置及びその製造方法に関する。
　太陽光を利用した発電システムとして、アモルファスや微結晶等の半導体薄膜を積層した光電変換装置が用いられている。
　図９に、従来の光電変換装置１００の基本構成の断面図を示す。図９は、光電変換装置１００の端部の断面図を示している。図９に示すように、光電変換装置１００は、ガラス基板１０上に透明電極層１２、光電変換層１４、裏面電極１６が形成された光電変換セル１０２、光電変換装置１００の両端部に沿って延設されて光電変換セル１０２で発電された電力を集電するための第１集電配線１８、第１集電配線１８から端子ボックスまで配線される第２集電配線２０、第２集電配線２０と光電変換セル１０２との間の直接的な接触を防ぐ絶縁被覆材２２、光電変換セル１０２の裏面、第１集電配線１８及び第２集電配線２０を封止する裏面ガラス２４、及び光電変換セル１０２と裏面ガラス２４との間に充填される充填材２６（ＥＶＡ）を含んで構成される。
　ここで、第１集電配線１８と光電変換セル１０２との密着性を高めるために、第１集電配線１８の下の光電変換層１４及び裏面電極１６を除去し、ガラス基板１０上に形成された透明電極層１２を露出させた上で、第１集電配線１８を露出させた透明電極１２に超音波半田や導電性テープで接続する構成が提案されている（特許文献１、２等、参照）。
特開２００６－３１９２１５号公報 特開２００１－８５７１１号公報
　ところで、図９のような構成とした場合、第１集電配線１８が接続する透明電極１２とガラス基板１０との密着性が悪く、光電変換装置１００の信頼性を低下させる原因となるおそれがある。
　本発明の１つの態様は、ガラス基板と、ガラス基板上に第１電極層、光電変換層及び第２電極層を積層して構成された複数の光電変換セルと、光電変換セルを並列に接続し、光電変換セルから出力される電力を集電する集電配線と、を備え、集電配線は、少なくとも一部がガラス基板に溶着されていることを特徴とする光電変換装置。
　本発明の別の態様は、ガラス基板上に第１電極層、光電変換層及び第２電極層を積層して構成された光電変換セル、に形成したコンタクトホールを介して光電変換セルを並列に接続する集電配線をガラス基板に溶着する工程を含む光電変換装置の製造方法。
　本発明によれば、集電配線の密着性を高め、光電変換装置の信頼性を向上させることができる。
本発明の実施の形態における光電変換装置の構造を示す平面図である。 本発明の実施の形態における光電変換装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態における光電変換装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態における第１集電配線の接合を説明する平面図である。 本発明の実施の形態における第１集電配線の接合の別例を説明する平面図である。 本発明の実施の形態における光電変換装置の構造の別例を示す断面図である。 本発明の実施の形態における第１集電配線の接合の別例を説明する平面図である。 本発明の実施の形態における光電変換装置の構造の別例を示す断面図である。 従来の光電変換装置の構造を示す断面図である。
　図１～図３は、本発明の実施の形態における光電変換装置２００の構成を示す。図１は、光電変換装置２００を受光面とは反対側である裏面からみた平面図である。図２は、図１のラインＡ－Ａに沿った断面図である。図３は、図１のラインＢ－Ｂに沿った断面図である。なお、図１では、光電変換装置２００の構成を明確に示すために実際には重なり合って見えない構成部分についても実線で示している。また、図１～図３では、構成を明確に示すために各部の寸法を実際のものとは変えて示している。
　光電変換装置２００は、図１～図３に示すように、ガラス基板３０、透明電極層３２、光電変換層３４、裏面電極３６、第１集電配線３８、第１絶縁被覆材４０、第２集電配線４２、第２絶縁被覆材４４、裏面保護材４６、充填材４８、端部封止樹脂５０及び端子ボックス５２を含んで構成される。
　ガラス基板３０は、光電変換装置２００の光電変換パネルを機械的に支持する部材である。ガラス基板３０上には透明電極層３２が形成される。透明電極層３２は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）のうち少なくとも一種類又は複数種を組み合わせて用いることが好適である。特に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、透光性が高く、抵抗率が低く、耐プラズマ特性にも優れているので好適である。透明電極層３２はスパッタリング法又はＣＶＤ法で形成することができる。
　光電変換層３４を複数直列に接続した構成とする場合、透明電極層３２を短冊状にパターニングして分割する。本実施の形態では、図１の上下方向に沿って透明電極層３２に第１スリットＳ１を形成して分割する。また、光電変換層３４を並列に分割した構成とする場合、上記直列接続を形成するための第１スリットＳ１に直交する方向に短冊状にパターンニングして透明電極層３２を分割する。本実施の形態では、図１の左右方向に沿って透明電極層３２に第２スリットＳ２を形成して分割する。例えば、波長１０６４ｎｍ、エネルギー密度１３Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数３ｋＨｚのＹＡＧレーザを用いて透明電極層３２をパターニングすることができる。
　透明電極層３２上に、ｐ型層、ｉ型層、ｎ型層のシリコン系薄膜を順に積層して光電変換層３４を形成する。光電変換層３４は、アモルファスシリコン薄膜光電変換層や微結晶シリコン薄膜光電変換層等の薄膜系光電変換層とすることができる。また、これらの光電変換層を積層したタンデム型やトリプル型の光電変換層としてもよい。さらに、タンデム型やトリプル型の光電変換層とした場合、中間層を挟み込む構成としてもよい。中間層は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）とすることが好適であり、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にマグネシウム（Ｍｇ）を不純物としてドープしたものとすることが好適である。
　アモルファスシリコン薄膜光電変換層や微結晶シリコン薄膜光電変換層は、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ４）等の炭素含有ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）等のｐ型ドーパント含有ガス、フォスフィン（ＰＨ３）等のｎ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ２）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成することができる。プラズマＣＶＤ法は、例えば、１３．５６ＭＨｚの平行平板型ＲＦプラズマＣＶＤ法を適用することが好適である。
　複数のセルを直列接続する場合、光電変換層３４を短冊状にパターニングして分割する。例えば、透明電極層３２を分割する第１スリットＳ１から５０μｍ横の位置にＹＡＧレーザを照射して第３スリットＳ３を形成して光電変換層３４を短冊状にパターニングする。ＹＡＧレーザは、例えば、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数３ｋＨｚのものを用いることが好適である。
　光電変換層３４上に、裏面電極３６を形成する。裏面電極３６は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）と反射性金属とをこの順に積層した構造とすることが好適である。透明導電性酸化物（ＴＣＯ）としては、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、又は、これらの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）に不純物をドープしたものが用いられる。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にアルミニウム（Ａｌ）を不純物としてドープしたものでもよい。また、反射性金属としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属が用いられる。透明導電性酸化物（ＴＣＯ）及び反射性金属は、例えば、スパッタリング法又はＣＶＤ法等により形成することができる。透明導電性酸化物（ＴＣＯ）と反射性金属の少なくとも一方には、光閉じ込め効果を高めるための凹凸を設けることが好適である。
　複数の光電変換層３４を直列接続する場合、裏面電極３６を短冊状にパターニングして分割する。光電変換層３４をパターンニングする第３スリットＳ３の位置から５０μｍ横の位置にＹＡＧレーザを照射して第４スリットＳ４を形成して裏面電極３６を短冊状にパターニングする。さらに、光電変換層３４を並列に分割した構成とする場合、透明電極層３２を分割する第２スリットＳ２内に形成された光電変換層３４及び裏面電極３６を分割する第５スリットＳ５を形成して分割する。ＹＡＧレーザは、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数４ｋＨｚのものを用いることが好適である。
　このようにガラス基板３０上に透明電極層３２、光電変換層３４及び裏面電極３６を積層して光電変換セル２０２が形成される。続いて、光電変換セル２０２で発電された電力を取り出すために第１集電配線３８及び第２集電配線４２が形成される。第１集電配線３８は、並列に分割された光電変換セル２０２から集電を行うための配線であり、第２集電配線４２は、第１集電配線３８から端子ボックス５２までを接続する配線である。
　まず、光電変換セル２０２の裏面電極３６上に第１集電配線３８が延設される。第１集電配線３８は、光電変換装置２００の端辺付近において並列に分割された光電変換層３４の正電極同士及び負電極同士を接続するために形成される。したがって、第１集電配線３８は、光電変換層３４の並列分割方向に直交する方向に沿って延設される。すなわち、図１及び図３に示すように、スリットＳ２及びＳ５によって並列に分割された光電変換セル２０２を並列に接続するように、スリットＳ２及びＳ５を跨いで裏面電極３６上に延設される。ここでは、第１集電配線３８は、図１における左右の端辺に上下方向に沿って延設される。ただし、図１に示される上下の端辺近傍において、光電変換機能を有さない光電変換層と、その端辺近傍のスリットＳ２及びＳ５とは跨がない。
　本実施の形態では、図２及び図３に示すように、図１に示す光電変換層３４の直列接続方向の両端部の裏面電極３６、光電変換層３４及び透明電極層３２の一部を除去し、その除去領域に掛かるように第１集電配線３８を配置する。
　図４は、他の構成要素を省略して描き、裏面電極３６、光電変換層３４及び透明電極層３２の除去領域Ｘ（破線で示す）を明確に表した図である。図４に示すように、除去領域Ｘは光電変換層３４の直列接続方向の両端部に沿って、間隔をもって断続的に形成する。ここで、除去領域Ｘは、第１集電配線３８をガラス基板３０に溶着するためのコンタクトホールとして機能する。
　具体的には、ＹＡＧレーザ（波長５３２ｎｍ）を用いて、除去領域Ｘに形成されている裏面電極３６及び光電変換層３４を除去する。ＹＡＧレーザは、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数４ｋＨｚのものを用いることが好適である。続いて、ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）を用いて、除去領域Ｘに形成されている透明電極層３２を除去する。ＹＡＧレーザは、エネルギー密度１３Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数３ｋＨｚのものを用いることが好適である。
　このように形成した除去領域Ｘ上に第１集電配線３８を延設する。第１集電配線３８は、導電性のテープ又はシートとする。具体的には、第１集電配線３８は、アルミニウムを５０％以上含む金属材料からなるテープ又はシートとすることが好適である。第１集電配線３８を配置した後、除去領域Ｘにおいて超音波処理により、第１集電配線３８とガラス基板３０とを０．５Ｊ／ｍｍ２程度の強さで溶融接合させる。超音波処理では、除去領域Ｘ上の第１集電配線３８に超音波処理装置のヘッドを押し当てた状態で超音波を与えることにより溶融接合を行う。この超音波処理が、超音波溶接法に相当する。これによって、直列接続された光電変換セル２０２の正電極同士及び負電極同士が並列に接続される。ここで、第1集電配線３８は、除去領域Ｘの全体を覆うように配置されることが好適である。また、第１集電配線３８は、９９．９９９％以上のアルミニウム配線とし、幅４～６ｍｍ、厚さ１１０μｍとすることが好適である。
　このように、ガラス基板３０と第１集電配線３８とを直接溶融接合することによって、第１集電配線３８が剥がれにくくなる等、光電変換装置２００の信頼性を向上させることができる。
　次に、第２集電配線４２と裏面電極３６との間の電気的な絶縁を形成するために第１絶縁被覆材４０を配設する。第１絶縁被覆材４０は、図１～図３に示すように、光電変換装置２００の左右の端辺に沿って設けられた第１集電配線３８近傍から中央部の端子ボックス５２の配置位置まで、スリットＳ４を跨いで裏面電極３６上に直列分割方向に直交する方向に沿って延設される。ここでは、図１に示すように、第１絶縁被覆材４０は、左右の第１集電配線３８の近傍から端子ボックス５２に向けて左右方向に沿って延設される。第１絶縁被覆材４０は、抵抗率が１０１６（Ωｃｍ）以上の絶縁性の材料で構成することが好適である。例えば、ポリエステル（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリフッ化ビニル等とすることが好適である。また、第１絶縁被覆材４０は、裏面にシール状に接着材が塗布されたものを用いることが好適である。これにより、第１絶縁被覆材４０を配設する際の手間が軽減される。
　第２集電配線４２は、図１～図３に示すように、左右の第１集電配線３８上から第１絶縁被覆材４０上に沿って光電変換装置２００の中央部へ向けて延設される。第２集電配線４２は、第１集電配線３８と同じものであってもよいし、表面をはんだで被覆した銅配線であってもよい。第２集電配線４２と裏面電極３６との間に第１絶縁被覆材４０が挟み込まれ、第２集電配線４２と裏面電極３６との直接的な電気的な接触がないようにされる。一方、第２集電配線４２の一端は第１集電配線３８上まで延設され、第１集電配線３８に電気的に接続される。例えば、第２集電配線４２は超音波処理等によって第１集電配線３８に電気的に接続することが好適である。第２集電配線４２の他端は、裏面ガラス５０の開口部から引き出される。第２集電配線４２の他端は、端子ボックス５２内の電極端子に接続される。これにより、光電変換セル２０２で発電された電力が光電変換装置２００の外部へ取り出される。また、図３、４に示すように、除去領域Ｘ上において第１集電配線３８と第２集電配線４２とを電気的に接続することで、第２集電配線４２は、ガラス基板３０と溶融接合した第１集電配線３８と直接溶融接合されるので、第２集電配線４２が剥がれにくくなり、光電変換装置２００の信頼性を向上させることができる。なお、第２集電配線４２は、除去領域Ｘ上の第１集電配線３８以外の部分で電気的に接続されていてもよい。
　次に、第２絶縁被覆材４４が配設される。第２絶縁被覆材４４は、少なくとも後述する端部封止樹脂５０の近傍に位置する透明電極層３２、光電変換層３４、裏面電極３６及び第１集電配線３８の一部を覆うように設ける。特に、透明電極層３２、光電変換層３４、裏面電極３６及び第１集電配線３８の端部封止樹脂５０に対向する部分の少なくとも一部（透明電極層３２、光電変換層３４、裏面電極３６及び第１集電配線３８の端面）を覆うように設けることが好適である。
　本実施の形態では、第２絶縁被覆材４４は、図２及び図３に示すように、透明電極層３２、光電変換層３４、裏面電極３６及び第１集電配線３８の端部を覆い、第１絶縁被覆材４０の端部まで到達しないように光電変換層３４の並列分割方向に直交する方向に沿って延設している。
　第２絶縁被覆材４４は、抵抗率が１０１６（Ωｃｍ）以上の絶縁性の材料で構成することが好適である。例えば、ポリエステル（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリフッ化ビニル等とすることが好適である。また、第２絶縁被覆材４４は、裏面にシール状に接着材が塗布されたものを用いることが好適である。これにより、第２絶縁被覆材４４を配設する際の手間が軽減される。
　続いて、端部封止樹脂５０を配設する。端部封止樹脂５０は、光電変換装置２００の端部周辺の光電変換セル２０２を形成していない部分（幅７ｍｍ～１５ｍｍ程度）に配設する。光電変換装置２００の端部周辺において光電変換セル２０２を形成していない部分を設けるには、光電変換セル２０２を形成する際に透明電極層３２、光電変換層３４及び裏面電極３６が形成されないよう枠部材を用いてガラス基板３０の周囲をマスクして成膜処理を行ってもよいし、光電変換セル２０２を形成後にレーザ、サンドブラスト又はエッチングによって光電変換装置２００の端部周辺の光電変換セル２０２を除去してもよい。端部封止樹脂５０は、このようにして形成された光電変換装置２００の端部周辺の光電変換セル２０２を形成していない部分に塗布することによって設けられる。
　端部封止樹脂５０は、抵抗率が１０１０（Ωｃｍ）以上の絶縁材料とする。また、端部封止樹脂５０は、光電変換装置２００の端部からの水分の浸入を防ぐために水分の透過性の低い材料とすることが好適である。特に、端部封止樹脂５０は、充填材４８よりも水分の透過性の低い材料とすることが好適である。さらに、光電変換装置２００の端部に機械的な力が加えられた場合に、光電変換装置２００に発生する応力を緩和するための弾性を有することが好適である。例えば、端部封止樹脂５０は、エポキシ系樹脂やブチル系樹脂とすることが好適であり、より具体的には、高温での塗布及び接着が容易なホットメルトブチルを適用することが好適である。なお、端部封止樹脂５０は、その幅は６ｍｍ～１０ｍｍ程度であり、厚さは充填材４８の厚さよりも０．０５ｍｍ～０．２ｍｍ程度厚くする。
　光電変換装置２００の裏面は、裏面保護材４６を用いて封止される。第２集電配線４０の端部を立ち上げた状態において光電変換セル２０２、第１集電配線３８及び第２集電配線４２等の上にシート状の充填材４８を配置する。充填材４８は、絶縁樹脂とする。より具体的には、抵抗率が１０１４（Ωｃｍ）程度の絶縁材料とすることが好適であり、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）やポリビニルブラチール（ＰＶＢ）とすることが好適である。さらに、裏面保護材４６で光電変換装置２００の裏面が覆われる。このとき、裏面保護材４６に設けられた開口部を通して第２集電配線４２の端部を外部へ引き出した状態で裏面保護材４６を配置する。裏面保護材４６は、電気的な絶縁性を有し、水分の透過性が低く、耐腐食性が高い材料とすることが好適である。裏面保護材４６は、例えば、ガラス板とすることが好適である。
　このような状態において、裏面保護材４６を光電変換セル２０２側へ押圧しながら加熱して真空ラミネート処理を施す。加熱処理は、例えば、１５０℃程度で行う。これにより、裏面保護材４６によって光電変換装置２００の裏面が封止される。さらに、充填材４８としてエチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）を用いた場合、キュア炉において光電変換装置２００を加熱してキュア処理を行ってもよい。キュア処理における加熱処理は、例えば１５０℃で３０分程度行うとよい。
　このように、裏面保護材４６によって光電変換装置２００の裏面を封止することによって、裏面から光電変換層３４への水分や腐食性物質が浸入することを防ぐことができ、光電変換装置２００の耐環境性を高めることができる。
　最後に、図１に示すように、光電変換装置２００を封止する裏面保護材４６から引き出された第２集電配線４２の端部の近傍に端子ボックス５２を取り付ける。端子ボックス５２は、シリコーン等を用いて接着して取り付けることができる。第２集電配線４２の端部を端子ボックス５２内の端子電極にハンダ付け等により電気的に接続し、端子ボックス５２内の空間にシリコーン等の絶縁樹脂を充填して蓋をする。以上のように、本実施の形態における光電変換装置２００が形成される。
　なお、本実施の形態では、第１集電配線３８はガラス基板３０とのみ溶融接合させるものとしたが、第１集電配線３８を透明電極層３２にも溶融接合させるものとしてもよい。すなわち、図５の平面図及び図６の断面図に示すように、裏面電極３６、光電変換層３４及び透明電極層３２を除去した除去領域Ｘと、裏面電極３６及び光電変換層３４を除去し、透明電極層３２は残した除去領域Ｙと、を形成し、第１集電配線３８をガラス基板３０と溶融接合させた領域と、第１集電配線３８を透明電極層３２と溶融接合させた領域とを設けてもよい。なお、図６は、図５の平面図におけるラインＢ－Ｂに沿った断面を示している。第１集電配線３８と透明電極層３２とを溶融接合させた領域を設けることで、第１集電配線３８で集電する際に配線の低抵抗化を図ることができる。
　また、図７の平面図及び図８の断面図に示すように、裏面電極３６、光電変換層３４及び透明電極層３２を除去した除去領域Ｘを光電変換層３４の直列接続方向の両端部（第１集電配線３８の延設方向）に沿って線状（スリット状）に延設してもよい。ここで、光電変換層３４の直列接続方向の両端部に沿った除去領域Ｘの長さは、光電変換層３４の直列接続方向に直交する幅よりも大きくすることが好適である。または、除去領域Ｘは、光電変換層３４の直列接続方向の両端部に沿って少なくとも２つの光電変換層３４に跨るように光電変換層３４の直列接続方向の両端部に沿って線状（スリット状）に延設することが好適である。この場合、裏面電極３６、光電変換層３４及び透明電極層３２に対してレーザを照射して、光電変換層３４の直列接続方向に直交する幅が２００μｍ程度の除去領域Ｘを形成することが好適である。なお、図８は、図７の平面図におけるラインＢ－Ｂに沿った断面を示している。
　除去領域Ｙは、ＹＡＧレーザ（波長５３２ｎｍ）を用いて、除去領域Ｘに形成されている裏面電極３６及び光電変換層３４を除去して形成することができる。また、除去領域Ｙにおいて、第１集電配線３８と透明電極層３２とは超音波処理で溶融接合させることができる。
　また、除去領域Ｘ，Ｙを形成する処理はレーザ加工処理に限定されるものではなく、サンドブラスト処理等を用いてもよい。
　１０　ガラス基板、１２　透明電極層、１４　光電変換層、１６　裏面電極、１８　第１集電配線、２０　第２集電配線、２２　絶縁被覆材、２４　裏面ガラス、２６　充填材、３０　基板、３２　透明電極層、３４　光電変換層、３６　裏面電極、３８　第１集電配線、４０　第１絶縁被覆材、４２　第２集電配線、４４　第２絶縁被覆材、４６　裏面保護材、４８　充填材、５０　端部封止樹脂、５２　端子ボックス、１００　光電変換装置、１０２　光電変換セル、２００　光電変換装置、２０２　光電変換セル。

Claims (8)

  1. 　ガラス基板と、
    　前記ガラス基板上に第１電極層、光電変換層及び第２電極層を積層して構成された複数の光電変換セルと、
    　前記光電変換セルを並列に接続し、前記光電変換セルから出力される電力を集電する集電配線と、
    を備え、
    　前記集電配線は、少なくとも一部が前記ガラス基板に溶着されていることを特徴とする光電変換装置。
  2. 　請求項１に記載の光電変換装置であって、
    　前記集電配線は、アルミニウムを含む金属材料であることを特徴とする光電変換装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の光電変換装置であって、
    　前記集電配線は、前記第１電極層、前記光電変換層及び前記第２電極層に形成されたコンタクトホールを介して前記ガラス基板に溶着されていることを特徴とする光電変換装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の光電変換装置であって、
    　前記集電配線は、前記光電変換セルの並列接続方向に沿って断続的に前記ガラス基板に溶着されていることを特徴とする光電変換装置。
  5. 　請求項１～４にいずれか１項に記載の光電変換装置であって、
    　前記集電配線は、さらに前記第２電極層に溶着されていることを特徴とする光電変換装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の光電変換装置であって、
    　前記光電変換セルの直列接続方向の両端に沿って前記集電配線が前記ガラス基板に溶着された領域が延設されていることを特徴とする光電変換装置。
  7. 　ガラス基板上に第１電極層、光電変換層及び第２電極層を積層して構成された光電変換セル、に形成したコンタクトホールを介して前記光電変換セルを並列に接続する集電配線を前記ガラス基板に溶着する工程を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  8. 　請求項７に記載の光電変換装置の製造方法であって、
    　前記集電配線は、前記ガラス基板に超音波溶着法により溶着することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
     
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