特開 2023-170819 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023170819

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02S 40/34 20140101AFI20231124BHJP

【ＦＩ】

H02S40/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022082874

(22)【出願日】2022-05-20

(71)【出願人】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】兼松 大二

(72)【発明者】

【氏名】片山 博貴

【テーマコード（参考）】

5F151

5F251

【Ｆターム（参考）】

5F151AA20

5F151CB15

5F151EA13

5F151EA16

5F151EA17

5F151EA20

5F151FA04

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5F251JA03

5F251JA04

(57)【要約】

【課題】取り出し電極層が配置される領域にガラスフリットが設けられた太陽電池モジュールにおいて、抵抗の上昇を抑制する。
【解決手段】実施形態の一例である太陽電池モジュール１は、第１基板１０と、第２基板１１と、光電変換層２０と、第１電極層３０と、第２電極層４０と、取り出し電極層５０とを備える。取り出し電極層５０は、互いに積層された金属層および透明導電層を含み、第１基板１０上において、当該基板を平面視したときに光電変換層２０と重ならない領域に設けられている。太陽電池モジュール１は、さらに、第２基板１１と取り出し電極層５０との間に設けられたガラスフリット部６０を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基板と、
前記第１基板上に設けられた第１電極層と、
前記第１電極層上に設けられた光電変換層と、
前記光電変換層上に設けられた第２電極層と、
前記第１基板上において、当該基板を平面視したときに前記光電変換層と重ならない領域に設けられ、金属層と透明導電層とが積層された取り出し電極層と、
前記第１電極層、前記光電変換層、前記第２電極層、および前記取り出し電極層を覆うように設けられた第２基板と、
前記第２基板と前記取り出し電極層との間に設けられたガラスフリット部と、
を備えた、太陽電池モジュール。

【請求項2】

前記取り出し電極層の前記透明導電層は、前記金属層よりも前記第２基板の近くに設けられ、
前記ガラスフリット部は、前記透明導電層に接触する、請求項１に記載の太陽電池モジュール。

【請求項3】

前記透明導電層は、第１および第２の透明導電層を含み、
前記取り出し電極層は、前記第１基板側から順に、前記第１の透明導電層、前記金属層、および前記第２の透明導電層が積層された複層構造を有し、
前記ガラスフリット部は、前記第２の透明導電層に接触する、請求項２に記載の太陽電池モジュール。

【請求項4】

前記第２電極層は、前記金属層および前記透明導電層を含み、
前記取り出し電極層は、前記第２電極層と連続的に形成されている、請求項１－３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

【請求項5】

前記第１電極層は、前記金属層および前記透明導電層を含み、
前記取り出し電極層は、前記第１電極層と連続的に形成されている、請求項１－３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

【請求項6】

前記ガラスフリット部は、前記第１電極層、前記光電変換層、および前記第２電極層の積層方向から見たときに、前記光電変換層を囲んで環状に設けられ、前記第２基板と前記取り出し電極層との間に設けられた第１領域と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた第２領域と、を含む、請求項１－３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

【請求項7】

前記光電変換層は、
電子輸送層と、
前記電子輸送層上に配置され、組成式ＡＢＸ_３（式中、Ａは１価のカチオン、Ｂは２価のカチオン、Ｘはハロゲンアニオン）で示されるペロブスカイト化合物を含む光吸収層と、
前記光吸収層上に配置された正孔輸送層と、
を含む、請求項１－３のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。

【請求項8】

第１基板上に、第１電極層、光電変換層、および第２電極層をこの順に形成すると共に、前記第１基板の平面視において前記光電変換層と重ならない領域に金属層と透明導電層とが積層された取り出し電極層を形成する第１の工程と、
第２基板上にガラスフリット材を設ける第２の工程と、
前記第１基板上に前記第２基板を配置し、前記第１の工程で準備された前記取り出し電極層と、前記第２の工程で準備されたガラスフリット材とを接触させる第３の工程と、
前記ガラスフリット材によって、前記取り出し電極層と前記第２基板とを接着し固定する第４の工程と、
を含む、太陽電池モジュールの製造方法。

【請求項9】

前記第４の工程では、前記ガラスフリット材に対し、前記第１基板または前記第２基板を介してレーザー照射する、請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関し、より詳しくはガラス基板等の絶縁基板上に光電変換層が成膜された太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ガラス基板等の絶縁基板上に光電変換層が形成されてなる太陽電池モジュールが知られている。例えば、特許文献１には、基板と、基板上に形成された素子部と、素子部を封止する封止体とを備え、素子部としてペロブスカイト太陽電池のユニットセルが複数形成された太陽電池モジュールが開示されている。特許文献１には、封止体としてブチルゴム等の樹脂を用いることが開示されている。

【0003】

また、特許文献２には、有機ＥＬ表示装置において、ライン状に形成したガラスフリットにより２枚のガラス基板を貼り合わせ、発光層である有機薄膜層を封止した構造が開示されている。特許文献２には、ガラスフリットを硬化させるために、ガラスフリットのラインに沿ってレーザー光を照射すること、および金属配線が配置される第２の封止領域には紫外線硬化樹脂を用いることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－０２１９１３号公報

【特許文献2】特開２０１１－０５４４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のように、ガラスフリットを硬化させるためには、例えば、レーザー照射による加熱が必要であるところ、本発明者らの検討の結果、金属配線にレーザー光を照射すると配線が損傷して抵抗が上昇することが分かった。このため、特許文献２の装置では、金属配線が配置される第２の封止領域にはガラスフリットの代わりに紫外線硬化樹脂を用いている。

【0006】

太陽電池モジュールには、光電変換層から電気エネルギーを取り出すための取り出し電極層が設けられるが、取り出し電極層が配置される領域にガラスフリットを設けてレーザー照射等により加熱すると、電極層が損傷して抵抗が上昇するという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様である太陽電池モジュールは、第１基板と、第１基板上に設けられた第１電極層と、第１電極層上に設けられた光電変換層と、光電変換層上に設けられた第２電極層と、第１基板上において、当該基板を平面視したときに光電変換層と重ならない領域に設けられ、金属層と透明導電層とが積層された取り出し電極層と、第１電極層、光電変換層、第２電極層、および取り出し電極層を覆うように設けられた第２基板と、第２基板と取り出し電極層との間に設けられたガラスフリット部とを備える。

【0008】

本開示の一態様である太陽電池モジュールの製造方法は、第１基板の上に、第１電極層、光電変換層、および第２電極層をこの順に形成すると共に、第１基板の平面視において光電変換層と重ならない領域に金属層と透明導電層とが積層された取り出し電極層を形成する第１の工程と、第２基板上にガラスフリット材を設ける第２の工程と、第１基板上に第２基板を配置し、第１の工程で準備された取り出し電極層と、第２の工程で準備されたガラスフリット材とを接触させる第３の工程と、ガラスフリット材によって、取り出し電極層と第２基板とを接着し固定する第４の工程とを含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様によれば、取り出し電極層が配置される領域にガラスフリットが設けられた太陽電池モジュールにおいて、抵抗の上昇を抑制できる。また、光電変換層を囲むようにガラスフリットを環状に設けて光電変換層を封止した場合、例えば、光電変換層の周囲の一部に樹脂封止材を用いる場合と比較して、封止性能が大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態の一例である太陽電池モジュールの平面図である。

【図2】実施形態の一例である太陽電池モジュールの断面図であって、太陽電池セルが形成された部分の断面構造を示す。

【図3】実施形態の一例である太陽電池モジュールの断面図であって、モジュール端部の断面構造を示す。

【図4】実施形態の一例である太陽電池モジュールの断面図であって、モジュール端部の断面構造を示す。

【図5】実施形態の一例である太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。

【図6】実施形態の他の一例である太陽電池モジュールの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、実施形態の一例である太陽電池モジュール１を模式的に示す平面図である。図２は、太陽電池モジュール１の断面図であって、セル２が形成された部分の断面を示す。図１では、第２基板１１の図示を省略し、第２基板１１の輪郭を一点鎖線で図示している。

【0012】

図１および図２に示すように、太陽電池モジュール１は、光電変換層２０、第１電極層３０、および第２電極層４０を含むセル２と、第１基板１０と、第１基板１０と対向配置されてセル２を覆う第２基板１１とを備える。太陽電池モジュール１は、さらに、セル２から電気エネルギーを取り出すための取り出し電極層５０と、２枚の基板を接着するガラスフリット部６０とを備える。ガラスフリット部６０は、第２基板１１と取り出し電極層５０との間に設けられ、セル２を封止する封止材として機能する。

【0013】

本実施形態では、第１基板１０に光透過性の基板を用いる。第１基板１０、第２基板１１、およびセル２は平面視矩形状に形成され、第１基板１０よりも一回り小さな第２基板１１が、第１基板１０上に形成されたセル２の全体を覆っている。

【0014】

第１基板１０および第２基板１１には、表面に絶縁層が形成された導電性の基板を用いてもよいが、好ましくは絶縁性の基板を用いる。第１基板１０は、波長４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の太陽光に対する透過性を有し、水蒸気透過率が低い材料で構成されることが好ましい。さらに、ガラスフリットの融着工程における接着性と耐熱性から、ガラス基板が好ましい。第１基板１０の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

【0015】

第２基板１１は、レーザー光に対して透明であることが好ましく、ガラス基板等の透光性の基板であってもよい。第２基板１１は、第１基板１０と同様に、水蒸気透過率が低い材料で構成されることが好ましい。第２基板１１の厚みは、第１基板１０の厚み以下であってもよい。なお、第１基板１０および第２基板１１の表面には、アルミナ層等のガスバリア層が形成されていてもよい。本実施形態では、第１基板１０および第２基板１１として、平坦で透明なガラス基板を用いるものとする。

【0016】

太陽電池モジュール１は、第１基板１０上に設けられた第１電極層３０と、第１電極層３０上に設けられた光電変換層２０と、光電変換層２０上に設けられた第２電極層４０とを備える。光電変換層２０、第１電極層３０、および第２電極層４０により、セル２が構成されている。また、第１基板１０上には、当該基板を平面視したときに光電変換層２０と重ならない領域に取り出し電極層５０が設けられている。取り出し電極層５０は、金属層５２と透明導電層とが積層された複層構造を有する。そして、当該透明導電層が金属層５２よりも第２基板１１の近くに設けられ、ガラスフリット部６０と接触している（後述の図３参照）。

【0017】

本実施形態において、ガラスフリット部６０は、第１電極層３０、光電変換層２０、および第２電極層４０の積層方向であるＺ方向から見たときに、光電変換層２０（セル２）を囲んで環状に設けられている。取り出し電極層５０は、セル２の対向する２つの辺から互いに離れる方向に延び、第２基板１１に覆われる範囲を超えて第１基板１０の端部の近傍まで形成されている。ガラスフリット部６０は、第２基板１１と取り出し電極層５０との間に設けられた第１領域と、第１基板１０と第２基板１１との間に設けられた第２領域とを含む。ガラスフリット部６０は、第１基板１０および第２基板１１と同様に水蒸気透過率が低く、優れた封止性能を発揮する。

【0018】

太陽電池モジュール１は、第１基板１０、第２基板１１、およびガラスフリット部６０により、封止された内部空間４が形成されている。セル２は、この内部空間４に配置されている。第１基板１０と第２基板１１の間隔は、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下であって、セル２と第２基板１１の間には隙間が存在している。太陽電池モジュール１の内部空間４には、窒素ガス等の不活性ガスが封入されていてもよい。或いは、エチレン・酢酸ビニル共重合（ＥＶＡ）樹脂、シリコーン樹脂、ポリオレフィン等の樹脂が充填されていてもよい。

【0019】

以下、実施形態の一例であるセル２の構成について詳説する。図２では、太陽電池セルの好適な層構造の一例を示すが、セルの層構造はこれに限定されない。

【0020】

図２に示すように、セル２は、直列に接続された複数のユニットセル３から構成されている。ユニットセル３は、第１基板１０の表面に沿った第１の方向であるＸ方向に複数配置され、Ｘ方向に直交するＹ方向（図１参照）に連続している。各ユニットセル３は、一対の電極（第１電極層３０および第２電極層４０）と、一対の電極間に配置された光電変換層２０とを有する。セル２は、例えば、ペロブスカイト型の太陽電池セルである。本実施形態では、第１基板１０が光透過性を有し、光電変換層２０が第１基板１０側からモジュール内に入射する光を吸収して発電する。

【0021】

第１電極層３０は、光透過性を有し、光電変換層２０への光の進入を遮らない。第１電極層３０の光線透過率は、例えば、波長４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲において８５％以上である。また、第１電極層３０のシート抵抗は、４０Ω／□以下が好ましく、１０Ω／□以下であってもよい。第１電極層３０は、透明導電層からなる単層構造を有することが好ましい。詳しくは後述するが、透明導電層は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物で構成されている。

【0022】

本実施形態において、第２電極層４０は、光透過性を有していなくてもよく、金属層４２および透明導電層を含む。第２電極層４０は、透明導電層として第１の透明導電層４１および第２の透明導電層４３を含み、第１基板１０側から順に、透明導電層４１、金属層４２、および透明導電層４３が積層された複層構造を有する。詳しくは後述するが、金属層は、アルミニウム、ニッケル、銅、銀等の金属またはこれらの合金で構成されている。

【0023】

光電変換層２０は、電子輸送層２１と、電子輸送層２１上に配置された光吸収層２２と、光吸収層２２上に配置された正孔輸送層２３とを含む。光電変換層２０は、後述の溝が形成された部分を除き、第１基板１０側から順に、電子輸送層２１、光吸収層２２、および正孔輸送層２３が積層された複層構造を有する。光吸収層２２は、例えば、組成式ＡＢＸ_３（式中、Ａは１価のカチオン、Ｂは２価のカチオン、Ｘはハロゲンアニオン）で示されるペロブスカイト化合物を含む。

【0024】

電子輸送層２１を構成する電子輸送材料としては、アナターゼ型酸化チタン、酸化錫などが例示される。正孔輸送層２３は、酸化還元部位を有する正孔輸送材料を含む。正孔輸送層２３を構成する正孔輸送材料としては、例えば２，２’，７，７’－テトラキス（Ｎ，Ｎ’－ジ－p－メトキシフェニルアミノ）－９，９’－スピロビフルオレン（Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ）などが例示される。

【0025】

上記ペロブスカイト化合物（ＡＢＸ_３）のＡの一例は、Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３－Ｎ－Ｈで表される１価のカチオンである。Ｒ_１およびＲ_２がＨ、Ｒ_３がＣＨ_３である場合、Ａはメチルアンモニウム（ＣＨ_３ＮＨ_３）となる。官能基Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、例えば、炭素、水素、窒素、および酸素から選択される少なくとも１種の元素を含む。官能基Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３が炭素原子を含む場合、官能基Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３の炭素数の合計は４以下であることが好ましい。官能基Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、Ｒｂ、Ｃｓ等の第１族元素を含んでいてもよい。

【0026】

ＡＢＸ_３のＢは、上記の通り、２価のカチオンである。Ｂは、例えば、遷移金属または第１３族元素、第１４族元素、または第１５族元素の２価のカチオンである。Ｂの具体例としては、Ｐｂ^２＋、Ｇｅ^２＋、Ｓｎ^２＋が挙げられる。Ｂは、Ｐｂ^２＋およびＳｎ^２＋から選択される少なくとも１種を含んでいてもよく、Ｐｂ^２＋、Ｓｎ^２＋の一部が他の元素に置換されていてもよい。置換元素としては、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｎｉ等が例示できる。ＡＢＸ_３のＸは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選択される少なくとも１種である。

【0027】

上記Ａ、Ｍ、Ｘのそれぞれのサイトは、複数種のイオンによって占有されていてもよい。ペロブスカイト化合物（ＡＢＸ_３）の具体例としては、ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_３、ＣＨ_３ＣＨ_２ＮＨ_３ＰｂＩ_３、ＮＨ_２ＣＨＮＨ_２ＰｂＩ_３、ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＢｒ_３、ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＣｌ_３、ＣｓＰｂＩ_３、ＣｓＰｂＢｒ_３等が挙げられる。

【0028】

本実施形態では、図２に例示するように、ユニットセル３Ａの第１電極層３０がＸ方向に隣接するユニットセル３Ｂの第２電極層４０と電気的に接続されている。また、ユニットセル３Ｂの第１電極層３０は、ユニットセル３Ｃの第２電極層４０と電気的に接続されている。このようにして、複数のユニットセル３はＸ方向に沿って直列に接続される。また、セル２は、複数の溝２４，２５，２６を有する。溝２４、２５、２６は、例えば、Ｙ方向に延びて互いに略平行に形成される。各溝は、従来公知のスクライブ法等により形成できる。

【0029】

溝２４は、各ユニットセル３の電子輸送層２１および第１電極層３０を分割する溝である。溝２４の幅は、例えば、２０μｍ以上１５０μｍ以下である。溝２５は、各ユニットセル３の光吸収層２２、正孔輸送層２３、および第２電極層４０を分割している。なお、溝２５は各ユニットセル３の第２電極層４０を分割していればよく、光吸収層２２と正孔輸送層２３は溝２５により分割されていなくてもよい。溝２５の幅は、例えば、３０μｍ以上１５０μｍ以下である。本実施形態では、溝２４，２５によって各ユニットセル３が区画されているものとする。

【0030】

溝２６は、各ユニットセル３において、光吸収層２２および正孔輸送層２３を貫通して電子輸送層２１を露出させるように形成されている。そして、溝２６内には隣接するユニットセル３の電子輸送層２１につながる第２電極層４０が形成されている。これにより、第２電極層４０は、隣接するユニットセル３の第１電極層３０と電気的に接続される。すなわち、溝２６は、ユニットセルの接続用の溝として機能する。溝２６の幅は、例えば、１５０μｍ以上３００μｍ以下である。

【0031】

セル２は、例えば、以下の方法により製造される。
（１）第１基板１０上に、第１電極層３０および電子輸送層２１をこの順で形成する。
（２）第１電極層３０および電子輸送層２１の一部をレーザースクライブ処理して溝２４を形成する。
（３）電子輸送層２１上に、光吸収層２２および正孔輸送層２３をこの順で形成する。
（４）光吸収層２２および正孔輸送層２３の一部をメカニカルスクライブ処理して溝２６を形成する。
（５）正孔輸送層２３上に、第２電極層４０を形成する。
（６）光吸収層２２、正孔輸送層２３、および第２電極層４０の一部をメカニカルスクライブ処理して溝２５を形成する。

【0032】

電子輸送層２１、光吸収層２２、および正孔輸送層２３は、例えば、原料を溶解させた溶液を第１基板１０の表面に塗布することにより成膜できる。これらの層は、スピンコート法により成膜されてもよい。各層の厚みは、特に限定されないが、一例としては、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

【0033】

以下、図３および図４を参照しながら、取り出し電極層５０およびガラスフリット部６０の構成について詳説する。図３および図４は、取り出し電極層５０が形成された太陽電池モジュール１のＸ方向両端部の断面図である。

【0034】

図３および図４に示すように、取り出し電極層５０は、金属層５２と、透明導電層とを含む導電層である。取り出し電極層５０は、内部空間４からガラスフリット部６０が設けられた位置を超え、第１基板１０の端部にわたって形成されている。取り出し電極層５０は、第１基板１０上において、当該基板を平面視したときに光電変換層２０（セル２）と重ならない領域に配置されている。言い換えると、光電変換層２０と重ならない領域に形成されて内部空間４から外部に引き出される導電層が取り出し電極層５０である。詳しくは後述するが、金属層５２と透明導電層を含む複層構造の取り出し電極層５０を用いることにより、ガラスフリット部６０との密着性が良好になり、取り出し電極層５０の抵抗上昇が抑制される。

【0035】

取り出し電極層５０は、第１電極層３０と電気的に接続された取り出し電極層５０Ａ（図３参照）と、第２電極層４０と電気的に接続された取り出し電極層５０Ｂ（図４参照）とを含む。取り出し電極層５０Ａは第１基板１０のＸ方向の第１の端部に形成され、取り出し電極層５０Ｂは当該第１の端部と反対側のＸ方向の第２の端部に形成されている。なお、取り出し電極層５０Ａ，５０Ｂはいずれも、金属層５２および透明導電層を含み、同じ層構造を有する。

【0036】

取り出し電極層５０を構成する透明導電層は、第１の透明導電層５１および第２の透明導電層５３を含むことが好ましい。取り出し電極層５０は、第１基板１０側から順に、透明導電層５１、金属層５２、および透明導電層５３が積層された複層構造を有する。すなわち、取り出し電極層５０は、透明導電層５１，５３により金属層５２が挟まれた三層構造を有する。そして、第２基板１１と取り出し電極層５０の間にガラスフリット部６０が設けられ、ガラスフリット部６０は透明導電層５３に接触している。

【0037】

本実施形態では、第２電極層４０が取り出し電極層５０と同様の複層構造を有する。第２電極層４０は、上記の通り、第１基板１０側から順に光電変換層２０上に積層された、第１の透明導電層４１、金属層４２、および第２の透明導電層４３を含む。第２電極層４０と電気的に接続される取り出し電極層５０Ｂは、第２電極層４０と連続的に形成され、溝２４によって第１電極層３０と分断されている。他方、第１電極層３０と電気的に接続される取り出し電極層５０Ａは、第１電極層３０と連続的に形成され、溝２５によって第２電極層４０と分断されている。

【0038】

なお、取り出し電極層５０の各層は、第１電極層３０および第２電極層４０と同時に成膜され、成膜後、溝２４，２５を形成することによって第１電極層３０または第２電極層４０と分断される。取り出し電極層５０は、溝２４，２５と隣接する領域で光電変換層２０上に形成された電極層の一部とつながっていてもよい。当該電極層の一部は極小面積であるため、光電変換層２０の特性に影響を与えない。

【0039】

透明導電層５１，５３は、一般的に、酸化インジウム、酸化亜鉛等の金属酸化物に、タングステン、スズ、アンチモン等がドーピングされた透明導電性酸化物で構成されている。好適な透明導電性酸化物の一例は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。透明導電層５１，５３は、例えば、スパッタリングにより、実質的に同じ組成、同じ厚みで成膜される。透明導電層５１，５３の厚みの一例は、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。透明導電層５１，５３は、第１電極層３０の透明導電層および第２電極層４０の透明導電層４１，４３と同時に成膜されるため、各透明導電層は実質的に同じ組成を有する。

【0040】

金属層５２の構成材料は、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、銀等の金属またはこれらの合金である。中でも、銀を用いることが好ましい。金属層５２は、単層構造であってもよく、複層構造であってもよい。金属層５２の厚みの一例は、８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。金属層５２は、例えば、スパッタリング、蒸着等により成膜されてもよく、めっき法により成膜されてもよい。金属層５２は、第２電極層４０の金属層４２と同時に成膜されるため、金属層４２，５２は実質的に同じ組成を有する。

【0041】

取り出し電極層５０Ａは、溝２５により第２電極層４０と分断された３つの層と、第１電極層３０から連続する透明導電層とが重なって形成されている。取り出し電極層５０Ｂは、第２電極層４０と連続する３つの層と、溝２４により第１電極層３０と分断された透明導電層とが重なって形成されている。すなわち、第１基板１０と金属層５２との間に介在する透明導電層５１は、第１電極層３０および第２電極層４０に由来する透明導電層であって、その厚みは、第２電極層４０のみに由来する透明導電層５３の厚みよりも大きくなっている。

【0042】

ガラスフリット部６０は、上記のように、第２基板１１と取り出し電極層５０との間に設けられた第１領域と、第１基板１０と第２基板１１との間に設けられた第２領域とを含み、第１領域では第２基板１１と取り出し電極層５０に密着し、第２領域では第１基板１０と第２基板１１に密着している。ガラスフリット部６０は、セル２の全周を囲んで細線状に形成され、セル２を封止する封止材として機能する。ガラスフリット部６０の幅は特に限定されないが、一例としては、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。ガラスフリット部６０の厚みは、光電変換層２０と取り出し電極層５０の合計の厚みより大きい。

【0043】

ガラスフリット部６０は、第１基板１０および第２基板１１を構成するガラスよりも低融点のガラスを主成分とするガラスフリット材で構成されている。ガラスフリット材は、例えば、低融点のガラス粉末であって、個々のガラス微粒子の大部分が１μｍ以上５０μｍ以下の粒径を有する。低融点ガラスの組成は、特に限定されない。低融点ガラスは、例えば、ＳｉＯ_２を主成分とし、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｚｎ、Ｔｅ、Ｖ、Ｂ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｂｉ、Ｓｂから選択される少なくとも１種の元素を含有していてもよい。また、ガラスフリット材には、所定の充填材または添加剤が含まれていてもよい。

【0044】

詳しくは後述するが、ガラスフリット部６０は、第１基板１０または第２基板１１上にガラスフリット材のラインを形成して２枚の基板を重ね合わせた後、このラインに沿ってレーザー照射を行うことで形成される。ガラスフリット材は、レーザー照射により溶融して、ガラス微粒子同士が密着すると共に、基板および取り出し電極層５０に密着し、水蒸気透過率が低い緻密なガラスフリット部６０となる。ガラスフリット部６０は、レーザー照射により溶融、固化して２枚の基板を接着するレーザー溶着部である。

【0045】

ガラスフリット部６０は、上記第１領域において、取り出し電極層５０の透明導電層５３上に配置されている。すなわち、ガラスフリット部６０は金属層５２と接触しておらず、ガラスフリット部６０と金属層５２の間には透明導電層５３が介在している。透明導電層５３は金属層５２と比べて線膨張係数がガラスに近く、また耐熱性も高い。このため、透明導電層５３上にガラスフリット部６０を配置することで、取り出し電極層５０に対するガラスフリット部６０の密着性が向上する。なお、第１基板１０と金属層５２の間に介在する透明導電層５１は、第１基板１０に対する取り出し電極層５０の密着性を向上させる。

【0046】

ガラスフリット部６０は、レーザー照射により加熱されるが、この際、ガラスフリット部６０と重なる取り出し電極層５０も高温になり、その熱によって金属層５２が損傷する場合がある。本実施形態では、金属層５２が透明導電層５１，５３により挟まれているため、金属層５２が損傷した場合でも透明導電層５１，５３が良好な導電パスを維持し、取り出し電極層５０の抵抗上昇が十分に抑制される。透明導電層５１，５３の一方だけを設けた場合も、この効果は得られるが、金属層５２を挟む透明導電層５１，５３を設けることにより、抵抗上昇の抑制効果はより顕著になる。

【0047】

以下、図５を参照しながら、上記構成を備えた太陽電池モジュール１の製造方法について詳説する。図５は、図３と同様に、太陽電池モジュール１のＸ方向の第１の端部の断面構造を示す。

【0048】

図５に示すように、太陽電池モジュール１の製造工程には、例えば、下記の工程が含まれる。
（１）第１基板１０上に、第１電極層３０、光電変換層２０、および第２電極層４０をこの順に形成すると共に、第１基板１０の平面視において光電変換層２０と重ならない領域に金属層と透明導電層とが積層された取り出し電極層５０を形成する第１の工程
（２）第２基板１１上にガラスフリット材６０ｚを設ける第２の工程
（３）第１基板１０上に第２基板１１を配置し、第１の工程で準備された取り出し電極層５０と、第２の工程で準備されたガラスフリット材６０ｚとを接触させる第３の工程
（４）ガラスフリット材６０ｚによって、取り出し電極層５０と第２基板１１とを接着し固定する第４の工程

【0049】

上記第１の工程において、第１電極層３０、光電変換層２０、および第２電極層４０を含むセル２は、上記方法により製造される。取り出し電極層５０は、第１電極層３０および第２電極層４０と同時に成膜され、本実施形態では、第２電極層４０と同様に、透明導電層５１、金属層５２、および透明導電層５３を含む。なお、第２電極層４０と取り出し電極層５０を別の工程で成膜することも可能である。この場合、第２電極層４０を金属層４２からなる単層構造としてもよい。但し、生産性向上等の観点から、第２電極層４０と取り出し電極層５０は同時に成膜され、取り出し電極層５０は第２電極層４０と同じ層構造を含むことが好ましい。

【0050】

上記第２の工程において、ガラスフリット材６０ｚは、例えば、有機溶剤を含むペーストの状態で第２基板１１上に塗布され、その後、熱処理により溶剤を揮発除去することにより設けられる。ガラスフリット材６０ｚのペーストは、従来公知の印刷法により、第２基板１１上に塗布される。ガラスフリット材６０ｚのペーストは、取り出し電極層５０が形成された第１基板１０上に塗布されてもよいが、セル２への熱影響の抑制等の観点から、第２基板１１上に形成されることが好ましい。ガラスフリット材６０ｚは、第２基板１１の周縁に沿うように１本のライン状に、かつ環状に形成されることが好ましい。

【0051】

上記第３の工程では、ガラスフリット部６０ｚが設けられた面を第１基板１０側に向けて第２基板１１を重ね合わせることで、取り出し電極層５０上にガラスフリット部６０ｚを配置する。本実施形態では、ガラスフリット材６０ｚが、第２基板１１と取り出し電極層５０との間に配置される第１領域と、第１基板１０と第２基板１１との間に配置される第２領域とが形成される。そして、第１領域のガラスフリット部６０ｚは、取り出し電極層５０の透明導電層５３に接触した状態となる。

【0052】

上記第４の工程では、ガラスフリット材６０ｚに対し、金属層の反対側から第２基板１１を透過させてレーザー光αを照射する。レーザー光αは、例えば、８００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長を有する。図５に示す例では、第２基板１１側からガラスフリット材６０ｚのラインに沿ってレーザー光αを照射する。これにより、ガラスフリット材６０ｚが溶融して、フリット材を構成するガラス微粒子同士が密着すると共に、ガラス微粒子が第１基板１０、第２基板１１、および取り出し電極層５０に密着する。レーザー装置には、例えば、ＹＡＧレーザーが用いられる。

【0053】

第４の工程では、レーザー光αの照射によりガラスフリット材６０ｚが溶融し、封止材として機能するガラスフリット部６０が形成される。このとき、取り出し電極層５０の金属層５２が加熱されて損傷することが想定されるが、金属層５２は透明導電層５１，５３により挟まれているため、例えば、金属層５２が破断しても透明導電層５１，５３によって良好な導電パスが維持される。その結果、取り出し電極層５０の抵抗上昇が十分に抑制される。

【0054】

図６は、上記実施形態の変形例を示す断面図である。図６に例示する形態は、取り出し電極層５０が金属層５２および透明導電層５１，５３を含む三層構造を有し、ガラスフリット部６０が透明導電層５３と接触している点で、上記実施形態と共通する。一方、第２電極層４０が透明導電層からなる単層構造を有し、第１電極層３０が金属層３２および透明導電層３１，３３を含む三層構造を有する点で、上記実施形態と異なる。図６に示す例では、取り出し電極層５０が第１電極層３０と連続的に形成されている。

【0055】

図６に例示する形態では、金属層５２とガラスフリット部６０の間に介在する透明導電層５３が、第１電極層３０および第２電極層４０に由来する透明導電層であって、その厚みは、第１電極層３０のみに由来する透明導電層５１の厚みよりも大きくなっている。また、この場合、第２基板１１側から光が入射可能に構成されており、例えば、第１電極層３０と光吸収層２２の間に正孔輸送層２３が形成され、光吸収層２２と第２電極層４０の間に電子輸送層２１が形成される。

【0056】

以上のように、上記構成を備えた太陽電池モジュール１によれば、取り出し電極層５０が形成される領域を含むセル２の全周囲にわたってガラスフリット部６０が環状に設けられるため、優れた封止性能が得られる。

【0057】

太陽電池モジュール１の封止性能を実証するために、上記三層構造の取り出し電極層５０を両端部に接続したカルシウム膜を用いて、温度８５℃、湿度８５％の条件下で耐久試験を行った。試験に供した構造は、セル２の代わりにカルシウム膜を用いた以外、太陽電池モジュール１の構造と同様である。優れた封止性能を有さずカルシウム膜が水を吸収する場合、カルシウム膜の抵抗が大きく上昇するが、本耐久試験では抵抗の上昇は確認されなかった。すなわち、太陽電池モジュール１は封止性能に優れることが実証された。

【0058】

また、太陽電池モジュール１によれば、ガラスフリット材６０ｚに対するレーザー光αの照射により取り出し電極層５０の金属層５２が損傷した場合でも、金属層５２を挟む透明導電層５１，５３によって取り出し電極層５０の抵抗上昇が高度に抑制される。

【0059】

なお、上記実施形態は本開示の目的を損なわない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、ガラスフリット材の加熱手段として、レーザー照射の代わりに、ヒートプレス機、加熱炉等を使用することも可能である。

【符号の説明】

【0060】

１ 太陽電池モジュール、２ セル、３ ユニットセル、４ 内部空間、１０ 第１基板、１１ 第２基板、２０ 光電変換層、２１ 電子輸送層、２２ 光吸収層、２３ 正孔輸送層、２４，２５，２６ 溝、３０ 第１電極層、４０ 第２電極層、４１，５１ 透明導電層、４２，５２ 金属層、４３，５３ 透明導電層、５０ 取り出し電極層、６０ ガラスフリット部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】