薄膜型太陽電池モジュール及び薄膜型太陽電池モジュールの製造方法
【課題】外部から薄膜型太陽電池モジュール内への湿分、水分の浸入を防止して、耐湿性を向上させ薄膜型太陽電池モジュールの性能劣化を防止、かつ電気絶縁性も確保し薄膜型太陽電池モジュールの耐用年数を向上させる。
【解決手段】裏面支持材２０２に設けた貫通孔に、水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ、電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上の充填材を配置する。
【解決手段】裏面支持材２０２に設けた貫通孔に、水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ、電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上の充填材を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁透光性基板に電極層と発電層とを積層して得られる薄膜型太陽電池モジュール及び薄膜型太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無尽蔵に降り注ぐ太陽エネルギーを利用して発電することができ、且つ排気ガスを排出することなくクリーンであり、さらに放射能を放出するといった危険もなく安全であることから、太陽電池が注目を集めている。
【０００３】
特に絶縁透光性基板に透明な第一電極と光電変換層と第二電極を積層して得られる薄膜型太陽電池は、使用している材料が少なく、資源枯渇の問題が少ないために注目されている。
【０００４】
図１は、薄膜型太陽電池の層構成を簡単に説明する概念図の一例である。薄膜型太陽電池１０５の層構成は、絶縁透光性基板１０１に第一電極層１０２と光電変換層１０３（具体的にはｐ層、ｉ層、ｎ層を持つ）及び第二電極層１０４が順次積層されたものであるが、各層に溝１１０、１１１、１１３が形成されている。
【０００５】
すなわち第一電極層１０２に第一溝１１０が形成され、第一電極層１０２が複数に分割されている。また光電変換層１０３には第二溝１１１が形成され、光電変換層１０３が複数に分割され、さらに当該第二溝１１１の中に第二電極層１０４の一部が進入して溝底部で第一電極層１０２と接している。
【０００６】
さらに第二電極層１０４と光電変換層１０３を切除して第一電極層１０２の表面に至る第三溝１１３が設けられている。
【０００７】
また薄膜型太陽電池１０５の端部近傍には、第二電極層１０４と光電変換層１０３を切除して第一電極層１０２に至る３列の電極接続溝１１６が設けられている。電極接続溝１１６には半田１１７が流し込まれ、積層体の上部に配されたリード１１８が接続されている。リード１１８は半田１１７を介して第一電極層１０２と連通している。図示していないが、第二電極層１０４も別のリード１１８と半田１１７を介して電気的に連通している。
【０００８】
また電極接続溝１１６の外側には、分離溝１１９が形成されている。
【０００９】
さらに絶縁透光性基板１０１の最も外側の部位は、積層体が除去された裸地部１２０となっている。
【００１０】
また薄膜型太陽電池１０５の表面は絶縁性封止材と裏面支持材が覆い外部環境から温度や水分の浸入、応力から太陽電池セルを保護している。
【００１１】
薄膜型太陽電池１０５は、第一電極層１０２に設けられた第一溝１１０と、光電変換層１０３及び第二電極層１０４に設けられた第三溝１１３によって各薄膜が区画され、独立したセルが形成されている。そして前記した様に、第二溝１１１の中に第二電極層１０４の一部が進入し、第二電極層１０４の一部が第一電極層１０２と接しており、一つのセルは隣接するセルと電気的に直列に接続されている。
【００１２】
すなわち光電変換層１０３で発生した電流は、第一電極層１０２側から第二電極層１０４側に向かって流れるが、第二電極層１０４の一部が第二溝１１１を介して第一電極層１０２と接しており、最初のセルで発生した電流が隣のセルの第一電極層１０２に流れる。そのため電圧が順次加算されていく。
【００１３】
そして電力は、端部に設けられたリード１１８によって外部に取り出される。
【００１４】
このような構成に、適宜枠等の構造材料や端子ボックス、ケーブルを付加して薄膜型太陽電池モジュールを完成させる。
【００１５】
太陽電池モジュールは、多くの場合、屋外に置かれる。従って太陽電池モジュールは過酷な環境にさらされることとなる。また太陽電池モジュールは、１０年以上の長期にわたって使用させるべきものであり、耐候性、特に湿気に対しての構造が屋外使用における劣化に影響を及ぼす。シリコン系、ＣＩＳ系、ＣＩＧＳ系薄膜型太陽電池モジュールは、結晶系に比べ水分、湿気に弱く、耐湿性に対して対策した構造が求められている。
【００１６】
これに対し、たとえば水蒸気透過性の低い物質を太陽電池セルの周縁部の吸着材として用いることが特許文献１、２に述べられている。また、特に分子量や添加材料を規定したポリイソブチレンを適用することが特許文献３に述べられている。さらに、特許文献４には、貫通孔の断面に絶縁性封止材と同じ材質の、別体の絶縁性封止材を介在させてラミネート成形させ太陽電池モジュールを完成させる製造方法について述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特願平１１−３８０１３８号公報
【特許文献２】特開２００８−４７６１４号公報
【特許文献３】特開２００６−１１７７５８号公報
【特許文献４】特許第４３１４８７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、前記の先行技術の例を適用しても耐湿性の向上効果が期待したほどでないという課題が生じている。
【００１９】
本発明は、外部から薄膜型太陽電池モジュール内への湿分、水分の浸入を防止して耐湿性を向上させ、薄膜型太陽電池モジュールの性能劣化を防止、かつ電気絶縁性も確保し薄膜型太陽電池モジュールの耐用年数を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決する本発明の第１は、
「光透過側から順に、少なくとも、０．５ｍ2以上の絶縁透光性基板と、第一電極層と、１以上の光電変換ユニットを含む半導体層と、第二電極層と、絶縁性封止材と、裏面支持材とを備える薄膜型太陽電池モジュールであって、
前記絶縁透光性基板の一主面上に少なくとも前記第一電極層と前記１以上の光電変換ユニットと前記第二電極層とを含む積層体を備え、
前記積層体は、複数の光電変換セルを形成するように直線状で互いに平行な複数本の第一電極層分離溝、半導体層分離溝、および裏面電極層分離溝によってそれぞれ分割され、かつ、それら複数の光電変換セルが前記半導体層分離溝を介して互いに電気的に直列接続されてなる集積型薄膜太陽電池として機能する積層体であって、
前記絶縁透光性基板の前記一主面の周縁部には前記積層体が存在しない裸地部を備え、
前記絶縁性封止材は前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆するものであり、
前記裏面支持材は貫通孔を備え、
前記貫通孔は前記光電変換セルからの電気出力を外部に取り出すための電気出力配線を通過させるための貫通孔であり、
前記貫通孔は少なくとも前記電気出力配線と充填材とによって充填されており、
前記充填材は水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２１】
従来技術では太陽電池セルの周端部に水蒸気透過率が低く、吸湿機能やガス吸収機能を有する吸着材を用いることが述べられているが、裏面支持材に設けられた貫通孔の湿分、水分の浸入に対しての構造については述べられていない。裏面支持材に備えられた貫通孔に対しては、太陽電池モジュールの外観不良発生の防止や製造工程の簡素化を目的として、絶縁性封止材を介在させることが述べられているが、耐湿性向上を目的とした構造については述べられていない。従来は、端部からの水分、湿分の浸入を主たる課題と捉えて、対策することで改善されてきた。相対的に、貫通孔からの水分、湿分の浸入については課題と捉えず考えられていなかった。電気出力配線を通過させるための貫通孔には、電気出力配線を通過させるため、電気出力配線と、裏面支持材との隙間を埋めるために、主にシリコーンが用いられてきた。シリコーンは、取扱性の容易さと、電気出力配線の腐食防止という点で好ましい。しかし、シリコーンの水蒸気透過率は、２０〜１００ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）程度と高く、水分、湿分を透過させてしまう。従来技術に対し、本発明では裏面支持材に設けた貫通孔に水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下と低い充填材を充填することを特徴としている。貫通孔からの湿分、水分による太陽電池セルへのダメージは、太陽電池セルの中央付近にダメージを与えることとなり、複数の光電変換セルが半導体層分離溝を介して互いに電気的に直列接続されている集積型薄膜太陽電池にとって、隣接するセルに電流が流れることを妨げる結果となる。そのため薄膜型太陽電池セルの性能を大きく劣化させる。裏面支持材に設けた貫通孔に充填材を充填することで、湿分、水分が薄膜型太陽電池セルに浸入し、セルにダメージを与え、薄膜型太陽電池モジュールの性能を劣化させることを防止する。また、貫通孔には電気出力配線も備えられていることから、充填材は電気抵抗値１×１０10Ω・ｃｍ以上と高抵抗値である必要がある。
【００２２】
また、本発明の第２は、
「前記充填材は、ポリイソブチレン系樹脂、ウレタン系イソブチレン樹脂、およびシリコーン系イソブチレン系樹脂からなる群から選択される１以上である、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２３】
また、本発明の第３は、
「前記充填材は、ポリイソブチレン１００重量部に対して、吸湿性をもつ無機充填材が７５から１００重量部添加された材料である、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２４】
本発明の充填材は、無機充填材に吸湿性を持つ材料を選び、かつポリイソブチレン１００重量部に対して、無機充填材を７５〜１００重量部添加した材料である。無機充填材を７５〜１００重量部添加することで、硬度が高くなり作業性が低下するが、水蒸気透過率を低くできることと電気抵抗値を高く設計することができ、電気出力配線が備わった貫通孔からの湿分、水分の浸入という課題を克服できる。
【００２５】
また、本発明の第４は、
「前記無機充填材は、シリカゲル、アルミナ、ゼオライト及びタルクからなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２６】
また、本発明の第５は、
「前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆する前記絶縁性封止材の、前記絶縁透光性基板の前記一主面の平面方向の周縁部には、
前記貫通孔を充填する充填材と同じ材質の材料が、
前記絶縁透光性基板の裸地部と、前記裏面支持材の周縁部と、それぞれに接するように配置されていることを特徴とする、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２７】
太陽電池モジュールの湿分、水分の浸入箇所は、裏面支持材に備えられた貫通孔の他に、先行文献１、２、３で挙げたように周部も考えられる。貫通孔と同じ材質の材料を絶縁透光性基板の周部にも配置することで、薄膜型太陽電池モジュールの周部からの湿分、水分浸入を防ぐことができ、性能劣化の課題を克服する。よって、耐用年数をより一層向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の第６は、
「前記絶縁透光性基板がガラス板であり、かつ、前記裏面支持材がガラス板である、前記に記載の、薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２９】
また、本発明の第７は、
「前記に記載の薄膜型太陽電池モジュールの製造方法であって、前記裏面支持材に設けられた前記貫通孔を、前記電気出力配線と前記充填材とを配置し、ラミネート成型する工程を備えることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュールの製造方法」である。
【００３０】
本発明は貫通孔に電気出力配線と充填材を充填させラミネート成型することであり、ラミネートの際の熱により作業性のよくない充填材は一旦やわらかくなり貫通孔に隙間なく埋め尽くされ、その後８０℃以下になると充填材は固形化する。よって、貫通孔からの湿分の浸入を完全に防ぐことが出来、薄膜型太陽電池モジュールの耐用年数を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明では、裏面支持材に設けた貫通孔に水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ、電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であることを特徴とする充填材を充填した。これにより、薄膜型太陽電池モジュールの耐湿性が改善され、耐用年数が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】薄膜太陽電池の層構成を簡単に説明する太陽電池の概念図である。
【図２】本発明の実施形態の薄膜太陽電池の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態の薄膜太陽電池の平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による薄膜型太陽電池モジュールの構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、太陽電池モジュールの製造の各工程を示す基板の断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図であって図５に示した工程に続く工程を示すものである。
【図７】（ａ）は、絶縁透光性基板に光ファイバでレーザ光を導く例を示す概念図である。（ｂ）は、絶縁透光性基板に光学系によってレーザ光を導く例を示す概念図である。
【図８】レーザ光が絶縁透光性基板の周部（裸地部）に照射されている状態を示す側面図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図
【図１０】（ａ）は、真空ラミネータ内に絶縁透光性基板を配置した状態を示す断面図である。（ｂ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着する直前の状態を示す断面図である。（ｃ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着している状態を示す断面図である。
【図１１】実施例及び比較例の薄膜型太陽電池モジュールの性能を示すグラフ。
【図１２】（ａ）は、本実施形態の製造方法で成膜される太陽電池の層構成を示す概念図である。（ｂ）は、光電変換層が二つ設けられた例の太陽電池の層構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態の薄膜型太陽電池モジュールの斜視図である。
【００３５】
本実施形態の薄膜太陽電池セル（以下、単に太陽電池と呼ぶ）１０は、図１で説明したように絶縁透光性基板に第一電極層と光電変換層と、第二電極層を積層したものである。
【００３６】
絶縁透光性基板として、ガラス基板（青板ガラス基板や、白板ガラス基板）、ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））等のフッ素樹脂フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような有機フィルム、アルミニウム等からなる金属箔を、単層構造または複層構造で積層した構造を有する積層フィルムが例示されるが、強度、光線透過率（短波長側・長波長側の光など光線透過率の波長依存性を含む）、工業的に得られる他の素材との比較において価格の点で、白板ガラス基板が好ましい。
【００３７】
また太陽電池１０は、図２（ａ）のように複数の光電変換セル４に分割されている。そして太陽電池１０を図２のように平面的に観察した時、対向する辺部にリード取付け部５０、５１が設けられ、当該リード取付け部５０、５１に各々帯状のリード５２が取り付けられている。それぞれの帯状のリード５２に半田で熱融着固定された別の帯状のリード（詳しくは後述する電気出力配線２０３）を中央に向かって伸ばし、裏面支持材の貫通孔から外部に取り出す。このとき、絶縁シート２０５を帯状リードの下に置く。またリード取付け部５０の外側には、分離溝３７が形成されている。尚、図２（ｂ）のように、リード５２が端部で折り曲げられ、中央まで伸び（詳しくは後述する電気出力配線２０３）、裏面支持材の貫通孔から外部に取出されていてもよい。
【００３８】
さらに絶縁透光性基板１の最も外側の部位は、積層体（詳しくは後述する第一電極層２と光電変換層５と、第二電極層７）が完全に除去された裸地部３０となっている。
【００３９】
図３のように、絶縁透光性基板１上の裸地部３０に充填材と同じ材質の材料の端部封止材６０を配置し、絶縁性封止材２０１を端部封止材６０と重ならないように配置した後、端部封止材６０と絶縁性封止材２０１の全面を裏面支持材２０２で被覆する。尚、絶縁透光性基板１上の積層体及び裸地部３０の一部または全部を絶縁性封止材２０１と裏面支持材２０２からなる封止層２０６で被覆しても、信頼性について問題ない。
【００４０】
この図において、薄膜型太陽電池モジュール２００は、絶縁透光性基板１、太陽電池１０、絶縁性封止材２０１及び裏面支持材２０２が積層配置される。さらに、電気出力配線２０３が太陽電池１０から外部に導くように配置され、電気出力配線２０３が取り出される位置は、充填材２０４により充填されている。また、電気出力配線２０３と太陽電池１０の間には絶縁シート２０５が配置されており、電気出力配線２０３と太陽電池１０との電気的な導通を防いでいる。
【００４１】
薄膜型太陽電池モジュール２００の電気出力取り出しは、太陽電池１０の電気出力配線２０３を裏面支持材２０２に設けた貫通孔を通して裏面支持材２０２の背面側に取り出すようにしている。尚、裏面支持材２０２に設けた貫通孔に配置した充填材２０４の厚みは、１ｍｍ以上とする。１ｍｍより薄くすると湿分、水分の浸入を防ぐ効果が十分でなく、１ｍｍ以上の場合、効果を十分発揮する。これは、塩化コバルト紙を用いた簡易試験により確認することができる。塩化コバルト紙は、青色の紙で、湿分、水分に触れると赤色に変わるため、水分の検出に用いられる。０．８ｍｍの場合、充填材２０４が無いのと比較すると大きな差は見られず５００時間で塩化コバルト紙の色が赤色に変色した。対して、１ｍｍ以上の場合、５００時間経過後も塩化コバルト紙の色は赤には変色せず、青色のままであった。
【００４２】
よって、（ｂ）のように、裏面支持材２０２に設けた貫通孔に配置した充填材２０４の厚みを裏面支持材２０２の厚みより厚くしてもよい。
【００４３】
（ｃ）のように、裏面支持材２０２と絶縁性封止材２０１の間に充填材２０４と同じ材料で貫通孔より大きい封止シート２０７を配置し、貫通孔にも厚さ１ｍｍ以上の充填材２０４を充填してもよい。
【００４４】
また、（ｄ）や（ｅ）にように、裏面支持材２０２と絶縁シート２０５の間に充填材２０４と同じ材料で貫通孔より大きい封止シート２０７を配置し、貫通孔にも厚さ１ｍｍ以上の充填材２０４を充填してもよい。
【００４５】
図４（ａ）〜（ｅ）の構造で、生産性、コスト、信頼性を満たす最適な構造は（ａ）であるが、（ｂ）〜（ｅ）の構造でも信頼性については問題ない。
【００４６】
加熱により軟化・溶融を経て硬化し得る絶縁性封止材２０１としては、例えば、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／酢酸ビニル／トリアリルイソシアヌレート（ＥＶＡＴ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）等の熱可塑樹脂に、パーオキサイド化合物等の架橋剤を添加したものがある。
【００４７】
裏面支持材２０２としては、絶縁透光性基板（例えば、ガラス基板、青板ガラス基板、白板ガラス基板）や、積層フィルム（ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））等のフッ素樹脂フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような有機フィルム、アルミニウム等からなる金属箔を、単層構造または複層構造で積層した構造）が挙げられる。裏面支持材が積層フィルムである場合は、層間剥離により防湿効果が低減する場合が有るため、裏面支持材は絶縁透光性基板と同じ材料すなわちガラス板であることが好ましい。例えば裏面支持材が青板ガラス基板や、白板ガラス基板であるとき、好ましい。裏面支持材として使われるガラスは光線透過率（短波長側・長波長側の光など光線透過率の波長依存性を含む）を気にする必要が無いため、白板ガラスよりも価格の点で安い青板ガラスであることが最も好ましい。
【００４８】
充填材２０４については、水蒸気透過率は、０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下が好ましい。この値より高い水蒸気透過率では、ＩＥＣ６１７３０−２ ＭＳＴ５３と同等の手法を用いた時に、良好な結果が得ることができない。なお、水蒸気透過率はＪＩＳＺ０２０８により測定した。
【００４９】
充填材２０４の電気抵抗値は１×１０10Ω・ｃｍ以上が好ましい。この値より低い場合、ＩＥＣ６１７３０−２ ＭＳＴ１７と同等の手法を用いた時に、良好な結果を得ることができない。つまり、１×１０10Ω・ｃｍ以上より小さければ、ＩＥＣ６１７３０−２ ＭＳＴ１７の規格を満たさない。
【００５０】
充填材２０４の主材料としては、ポリイソブチレン系樹脂、ウレタン系イソブチレン樹脂、およびシリコーン系イソブチレン系樹脂からなる群から選択される１以上を用いることができるが、好ましくは、水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）と最も低いポリイソブチレン系樹脂を用いることが望ましい。
【００５１】
また、充填材２０４には、無機充填材が配合されて・含まれていることが好ましい。無機充填材を配合し・含ませることにより、水分、湿分が無機充填材に吸着し、充填材２０４全体としての水蒸気透過率を、低くすることできる。無機充填材は、例えば、カーボンブラック、ホワイトカーボン、炭酸カルシウム、タルク、合成ゼオライト、シリカゲル、アルミナなどが使用できる。特にタルクは上記透過性と電気絶縁性の両方を満たす材料として好ましい。これらの無機充填材は、単独だけでなく、２種類以上を混合して使用することもできる。
【００５２】
無機充填材は、ポリイソブチレン１００重量部に対して、７５重量部から１００重量部が望ましい。無機充填材が７５重量部よりも低くなると電気絶縁性、水蒸気透過性がともに悪化する。１００重量部を超えると、加工性が著しく低下し、塗布することが難しくなる。
【００５３】
本発明では、前記充填材は、（１）水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下であること、（２）電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備えること、（３）厚さ１ｍｍ以上であること、この３つが組み合わさって初めて、従来技術にはない顕著な効果を発現するものである。例え、（１）、（２）、（３）がそれぞれ単独の形で開示されている先行技術が有ったとしても、その先行技術文献は、本願発明の前記（１）、（２）、（３）の３つが組合わさって初めて発現する・従来技術にはない顕著な効果を記載や示唆するものではないと考える。
【００５４】
さらに本発明では、その効果を阻害しない範囲で、通常のゴム配合物に使用される可塑剤や軟化剤、老化防止剤、加工助剤、滑剤、粘着付与剤などを使用できる。
【００５５】
成形性を調整するのに利用される軟化剤や可塑剤として、例えば、パラフィン系や、ナフテン系などのプロセスオイルの他、流動パラフィン、シリコンオイル、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、セバシン酸エステル、リン酸エステル、ステアリン酸エステル、アルキルスルホン酸エステルなどが挙げられる。
【００５６】
粘着性を向上させる粘着付与剤には、テルペン系樹脂、あるいは石油系炭化水素樹脂が用いられることが多い。
【００５７】
前者の例として、例えばテルペン・フェノール樹脂、ポリテルペン樹脂などが挙げられる。後者のとして、例えば合成ポリテルペン樹脂、芳香族系炭化水素樹脂、脂肪族系炭化水素樹脂、脂肪族・循環族系石油樹脂、脂肪族・芳香族系石油樹脂、水添変成循環族系炭化水素樹脂、ポリブテンなどが挙げられる。
【００５８】
絶縁シート２０５としては、ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムがある。
【００５９】
裏面支持材２０２に設けられる貫通孔の形状としては、円、楕円、長方形、正方形、多角形が挙げられる。生産性やコストを考慮すると、貫通孔の形状としては、特に円が好ましい。また、貫通孔の大きさについては、好ましくはφ６（直径６ｍｍ）〜φ１００（直径１００ｍｍ）、より好ましくはφ１０（直径１０ｍｍ）〜φ７０（直径７０ｍｍ）、最も好ましくはφ１５（直径１５ｍｍ）〜φ２５（直径２５ｍｍ）である。
【００６０】
次に本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。図５は、本実施形態の一つのシリコン系薄膜型太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図である。図６は、本実施形態のシリコン系薄膜型太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図であって図５に示した工程に続く工程を示すものである。
【００６１】
本発明の実施形態の薄膜型太陽電池モジュールの製造方法では、最初の工程として図５（ａ）のように絶縁透光性基板１の上に第一電極層として透明導電膜２を成膜する。絶縁透光性基板１としては、例えば、ガラス板や透明樹脂フィルムなどが用いられる。絶縁透光性基板１の面積は、好ましくは、９１０ｍｍ×４５５ｍｍ以上、より好ましくは、０．５ｍ2以上、さらに好ましくは、１ｍ角（１０００ｍｍ×１０００ｍｍ）以上、１．２ｍ角（１２００ｍｍ×１２００ｍｍ）以上、１０００ｍｍ×１４００ｍｍ以上、最も好ましくは１４２０ｍｍ×１１００ｍｍ以上の面積である。絶縁透光性基板１の厚さは、３ｍｍ、３．２ｍｍ、５ｍｍなど、工業的に利用可能な厚さであることが好ましい。ガラス板としては、大面積な板が安価に入手可能で、透明性が高く、絶縁性が高い、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする両主面が平滑なフロート板ガラスを用いることができる。
【００６２】
透明導電膜２は、ＩＴＯ膜、酸化錫（ＳｎＯ2）膜、或いは酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜のような透明導電性酸化物層等で構成することができる。透明導電膜２は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形成することができる。
【００６３】
そして続いて、透明導電膜２に対してレーザスクライブによって第一溝３を形成する。例えばＹＡＧ基本波レーザ光を照射して透明導電膜２を短冊状に分割する第一溝３を形成する。
【００６４】
レーザスクライブを行うレーザ加工機は、図７（ａ）に示すファイバーレーザが推奨される。図７（ａ）に示すように、ファイバーレーザではレーザ発生装置１１からレーザ光２９の照射対象物の近傍に至るまで光ファイバ２８が配置され、レーザ光２９が絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から透明導電膜２に照射される。光ファイバ２８の先端には照射ノズル（図示せず）が設けてある。また、レーザ発生装置１１は、図７（ｂ）に示すようなレーザ発生装置１１と光学系３４によって構成されたものであってもよい。
【００６５】
光学系３４は、凹レンズ５５、凸レンズ５６、反射ミラー５７、マスク部材５８、及び凸レンズ５９が順次配置されたものである。
【００６６】
すなわちレーザ発生装置１１から発せられたレーザ光は、凹レンズ５５によって拡大され、凸レンズ５６に入射される。そしてレーザ光２９は、当該凸レンズ５６で平行ビームに変更される。
【００６７】
平行ビームは、反射ミラー５７で方向転換され、絶縁透光性基板１に向かい、凸レンズ（対物レンズ）５９で集光されて絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射されるが、反射ミラー５７と凸レンズ（対物レンズ）５９の間にマスク部材５８が挿入されている。なおマスク部材５８の位置は凸レンズ５６と反射ミラー５７の間でもよい。また、レーザ発生装置１１と凹レンズ５５の間に光ファイバを配置し、光ファイバでレーザ光を伝送すると、更に装置の安定性が向上し、なお良い。
【００６８】
レーザ発生装置１１は、前記したＹＡＧの他、公知のＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦ等を発生させるレーザ発生装置を使用可能である。本実施形態では、前記した様にＹＡＧ基本波レーザ光を使用するが、これらの第二高調波を利用してもよい。
【００６９】
レーザ発生装置１１は、レーザ光を間欠的に発生させるものであり、パルス光が絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射される。
【００７０】
続いて透明導電膜２の上に、光電変換機能を備えた半導体からなる光電変換層５を設ける。
【００７１】
即ち第一溝３が形成された透明導電膜２全体に渡って、光電変換層５としてアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコンの半導体を、プラズマＣＶＤ法等でｐ型、ｉ型、ｎ型の順に１回以上積層する。
【００７２】
このように光電変換層５はアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコン系半導体光電変換層を備えており、例えば、透明導電膜２側からｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層を順次積層した構造を有する。
【００７３】
また、光電変換層５は、これらｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造であってもよい。
【００７４】
光電変換層５を構成するｐ型半導体層は、例えば、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。また、ｉ型半導体層は、非晶質シリコン系半導体材料及び結晶質シリコン系半導体材料でそれぞれ形成することができ、そのような材料としては、真性半導体のシリコン（水素化シリコン等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニウム等のシリコン合金等を拳げることができる。また、光電変換機能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用いられ得る。さらに、ｎ型半導体層は、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や窒素等のｎ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。
【００７５】
本実施形態では、ｐ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｐ型のａ−ＳｉＣ：Ｈと記す）、ｉ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）、ｎ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｎ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）の３層を順次堆積し、図５（ｃ）のように光電変換層５を形成する。
【００７６】
その後、レーザ光を用いたスクライブによって光電変換層５の一部を除去して図５（ｄ）のように第二溝６を設け光電変換層５を短冊状に分割する。第二溝６を設ける際のレーザ光は任意であるが、ＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザの採用が推奨される。
【００７７】
続いて、図５（ｅ）のように光電変換層５の上に、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの金属材料からなる裏面側電極層７を形成する。
【００７８】
裏面側電極層７は電極としての機能を有するだけでなく、絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から光電変換層５に入射し裏面側電極層７に到着した光を反射して光電変換層５に再入射させる反射層としての機能も有している。
【００７９】
また裏面側電極層７は、光電変換セル４同士を電気的に接続する機能も果たす。即ち裏面側電極層７の一部は、第二溝６の中にも形成され、第二溝６の中で透明導電膜２と接する。従って裏面側電極層７は、第二溝６の中に導入された裏面側電極層７の一部によって隣接する光電変換セル４の透明導電膜２と電気的に接続される。
【００８０】
裏面側電極層７は、銀やアルミニウム等を用いて、蒸着法やスパッタ法等により、例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さに形成することができる。
【００８１】
なお、裏面側電極層７と光電変換層５との間には、例えば両者の間の接着性を向上させるために、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような非金属材料からなる透明電導性薄膜（図示せず）を設けることができる。
【００８２】
さらに、図５（ｆ）に示すように、レーザ光を用いたスクライブによって裏面側電極層７と光電変換層５の双方に第三溝３５を形成する。第三溝３５を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザの採用が推奨される。
【００８３】
さらに図６（ａ）に示すように、レーザ光を用いたスクライブによって裏面側電極層７と光電変換層５を切除し、透明導電膜２に至る３列の電極接続用溝３６を設ける。
【００８４】
また太陽電池積層体の４辺と平行に分離溝３７を設ける。分離溝３７の形成についてもレーザ光を用いたスクライブによる。分離溝３７を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザが採用可能である。
【００８５】
続いて絶縁透光性基板１の周部（絶縁領域）にレーザ光を用いたスクライブによる裸地部３０を形成する。裸地部３０を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザが採用可能である。
【００８６】
裸地部３０を形成する際には、図７のようにＸ−Ｙテーブル３８に絶縁透光性基板を乗せ、絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側を上にし、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側を下に向けた姿勢でＸ−Ｙテーブル３８上に絶縁透光性基板を乗せ、上方からレーザ光を照射する。
【００８７】
図８は、レーザ光２９が絶縁透光性基板１の周部１６（裸地部３０）に照射されている状態を示す側面図である。ただし、図８では、Ｘ−Ｙテーブル３８と光電変換膜層５及び裏面側電極層７の描写を省略してある。
【００８８】
図８に示すように、レーザ光２９は絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射（入射）される。レーザ光２９は、絶縁透光性基板１を素通りするので絶縁透光性基板１を変質させたり変形させることはない。そしてレーザ光２９は、絶縁透光性基板１を通過して透明導電膜２に照射され、透明導電膜２を瞬間的に蒸発させる。その時の圧力上昇によって透明導電膜２と共に光電変換層５と裏面側電極層７が剥離する。剥離した膜は、Ｘ−Ｙテーブル３８上に落下する。
【００８９】
なお、裸地部３０にレーザ２９を照射する代わりに、粒径（平均）が１０μｍ以下の研磨材を吹き付けて裸地部３０を研磨してもよい。
【００９０】
続いて、Ｘ−Ｙテーブル３８上の太陽電池１０を太陽電池が形成されない面側が下に、太陽電池が形成される面側が上となるようにひっくり返し、先の工程で形成した電極接続溝３６に半田３９を流し込み、積層体の上部にリード５２を接続する。
【００９１】
続いて図９（ａ）〜（ｅ）のような工程を経て、充填材２０４を裏面支持材２０２の貫通孔に充填する。図９（ａ）のように、太陽電池１０が形成される面側に絶縁シート２０５を置く。次に、図９（ｂ）のように、両端のリード５２から中央に向かって絶縁シート２０５上に電気出力配線２０３を配置する。その後、図９（ｃ）のように、絶縁性封止材２０１を絶縁透光性基板１上の積層体及び裸地部３０の一部または全部を覆うように置き、絶縁性封止材２０１にあらかじめ入れておいたスリットもしくは正方形または長方形または円の切抜いた穴から電気出力配線２０３を取り出す。さらに、図９（ｄ）のように、裏面支持材２０２を配置する。その際、裏面支持材２０２の貫通孔からは電気出力配線２０３を取り出しておく。続いて、図９（ｅ）のように、貫通孔に充填材２０４を充填する。最後に、図９（ｆ）のように、離型シート２０７を貫通孔全体を覆うように配置する。封止する。裏面支持材２０２が、加熱により軟化・溶融を経て硬化し得る絶縁性封止材２０１を介して太陽電池１０に強固に接着される。貫通孔に充填した充填材２０４も貫通孔に隙間なく充填される。このとき、絶縁透光性基板１と裏面支持材２０２との間に充填材２０６と同じ材料のシーリング材（図示していない）を配置しても良い。
【００９２】
封止層２０６は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すような上チャンバー４１と下チャンバー４２を備えた真空ラミネータ４０と、キュアオーブン（図示せず）を使用して絶縁透光性基板に取り付けられる。
【００９３】
図８（ａ）は、真空ラミネータ４０内に絶縁透光性基板を配置した状態を示す断面図であり、図８（ｂ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着する直前の状態を示す断面図であり、図８（ｃ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着している状態を示す断面図である。
【００９４】
真空ラミネータ４０の、上チャンバー４１は、ダイアフラム４４を有し、空隙内の圧力によってダイアフラム４４を膨張・収縮させることができる。下チャンバー４２は、真空引き用の小孔（図示せず）を有する。
【００９５】
また下チャンバー４２は加熱機能（ヒータ４３）を備えている。
【００９６】
本実施形態では、下チャンバー４２に絶縁透光性基板を設置し、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側の上に封止層２０６を被せ、下チャンバー４２を真空引きして絶縁透光性基板１と封止層２０６の間の空気を抜く。そして上チャンバー４１を被せてダイアフラム４４を膨張させ、ダイアフラム４４で封止層２０６を絶縁透光性基板１側に押圧しつつ、下チャンバー４２を昇温する。その結果、絶縁透光性基板１表面に封止層２０６が接合される。尚、温度は１３０℃〜１８０℃、好ましくは１４０℃〜１６０℃である。
【００９７】
本実施形態の製造方法で作られた太陽電池１０は、裏面支持材２０２に設けられた貫通孔から太陽電池１０に湿分、水分が浸入することはなく、そのため過酷な環境下で使用しても薄膜型太陽電池モジュールの性能劣化を防止し、耐用年数を向上させることができる。
【００９８】
なお、前記においてはシリコン系薄膜太陽電池を主に説明した。しかしながら本発明は、いわゆる化合物半導体を用いる薄膜太陽電池においても、本発明の請求項に対応する技術範囲の薄膜太陽電池である限りにおいては、適用可能である。
【００９９】
例えば、代表的には２枚のガラス板に光起電力セルを含む形態として知られているＣｄＴｅ−ＣｄＳ系太陽電池（ＣｄＳ／ＣｄＴｅ薄膜太陽電池などとも表現される）などに対しても、ある態様においては、本発明は有効である。ＣｄＳ／ＣｄＴｅ薄膜太陽電池は、例えば有機金属化合気相成長法、真空蒸着法、電着法、近接昇華法、スクリーン印刷法、スプレー法、などの種々の方法で作製される。その一態様は、例えば硫化カドミウム（ＣｄＳ）をｎ型半導体としている太陽電池である。
【０１００】
また、例えば、基板を選ばないことが特徴の一つであるＣＩＳ系・ＣＩＧＳ系・カルコパイライト系の薄膜多結晶太陽電池などについても、本発明は有効である。カルコパイライト（黄銅鉱）系の薄膜太陽電池では、シリコンの代わりに、銅（Ｃｕ）・インジウム（Ｉｎ）・ガリウム（Ｇａ）・セレン（Ｓｅ）の化合物等が、材料として用いられる。
【０１０１】
以上のとおり、本発明は、外部から薄膜型太陽電池モジュール内への湿分、水分の浸入を防止して、耐湿性を向上させ薄膜型太陽電池モジュールの性能劣化を防止、かつ電気絶縁性も確保し薄膜型太陽電池モジュールの耐用年数を向上させることを課題とする。裏面支持材に設けた貫通孔に、水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ、電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上の充填材を配置することを特徴とする。これにより、薄膜型太陽電池モジュールの耐湿性が改善され、耐用年数が向上する。
【実施例】
【０１０２】
次に本発明の具体的な構成と効果を確認するために行った実験について実施例で説明する。
【０１０３】
本発明の実施例として上記した製造方法にそってアモルファスシリコン太陽電池１０を製造した。
【０１０４】
（実施例）
まず、９８０ｍｍ×９５０ｍｍの面積と５ｍｍの厚さを有する絶縁透光性基板１上に、透明導電膜２として、熱ＣＶＤ法による厚さ約７００ｎｍの二酸化錫（ＳｎＯ2）膜を成膜した。この透明導電膜２に対して、ＹＡＧ基本波レーザ光ビームを照射することにより、第一溝３をパターンニング加工形成した。
【０１０５】
次に、加工により生じた微粉などを洗浄除去した後、絶縁透光性基板１をプラズマＣＶＤ成膜装置に搬入し、厚さ約３００ｎｍのアモルファスシリコンからなる光電変換層５を成膜した。ＣＶＤ装置から絶縁透光性基板１を搬出した後、光電変換層５に絶縁透光性基板１側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して電極接続用溝として第二溝６を形成した。
【０１０６】
次に裏面側電極層７として、厚さ約８０ｎｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜と厚さ約２００ｎｍの銀（Ａｇ）膜をこの順でスパッタ法で光電変換層５上に成膜した。さらに、裏面側電極層７に絶縁透光性基板１側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して短冊上に分割し第三溝３５を形成した。
【０１０７】
セル領域と接続領域とを絶縁透光性基板１周囲から絶縁するために、絶縁透光性基板１の周辺に沿ってＹＡＧレーザ光を照射して、透明導電膜（ＳｎＯ2膜）２、アモルファスシリコン光電変換層５、及び裏面側電極層７を除去し、分離溝３７を形成し太陽電池積層体を完成させた。
【０１０８】
続いて絶縁透光性基板１の辺部に絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側からＹＡＧレーザ光を照射して、透明導電膜（ＳｎＯ2膜）２、アモルファスシリコン光電変換層５、及び裏面側電極層７を除去し、裸地部３０を形成した。
【０１０９】
さらに続いて絶縁性封止材２０１と裏面支持材２０２からなる封止層２０６を設けた。絶縁性封止材として厚さ０．６ｍｍのＥＶＡ、裏面支持材として厚さ３ｍｍのガラス基板を使用する。ガラス基板に設ける貫通孔はφ２０の大きさとした。その貫通孔は、光電変換セルからの電気出力を外部に取り出すための電気出力配線を通過させるための貫通孔として用いられ、電気出力配線２０３が通され、重量１．３ｇの前述した充填材２０４が配置され、次の工程に供された。
【０１１０】
なお、充填材２０４は、ポリイソブチレンに無機充填材としてタルクを添加し、ポリイソブチレン１００重量部に対して無機充填材は８３重量部であり、密度が１．３５ｇ／ｃｍ3の材料である。
【０１１１】
封止層２０６は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すような上チャンバー４１と下チャンバー４２を備えた真空ラミネータ４０と、キュアオーブン（図示せず）を使用して絶縁透光性基板に取り付けられる。下チャンバー４２に絶縁透光性基板を設置し、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側の上に封止層２０６を被せ、下チャンバー４２を真空引きして絶縁透光性基板１と封止層２０６の間の空気を抜く。そして上チャンバー４１を被せてダイアフラム４４を膨張させ、ダイアフラム４４で封止層２０６を絶縁透光性基板１側に押圧しつつ、下チャンバー４２を昇温する。その結果、絶縁透光性基板１表面に封止層２０６が接合される。尚、温度は１５０℃である。
【０１１２】
以上のようにして、ラミネータで封止すると、充填材２０４は、厚さ３ｍｍで貫通孔に隙間なく充填され、面積がほぼ８２．６７ｃｍ2の光電変換セル４が１０８個直列接続した太陽電池１０を得た。
【０１１３】
すなわち、本実施例においては、前記充填材は水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であった。
【０１１４】
（比較例１）
一方、比較例１として貫通孔に充填材２０４はなく、電気出力配線２０３のみで充填された太陽電池を製造した。
【０１１５】
実施例及び比較例の薄膜型太陽電池モジュールをそれぞれ２個製造し、これらをＩＥＣ６１６４６−１０．１３に記載されているＤａｍｐ ｈｅａｔ ｔｅｓｔを行った。つまり、実施例及び比較例の薄膜型太陽電池モジュールを温度８５℃、湿度８５％ＲＨの雰囲気中に暴露し、時間の経過と出力の低下の度合いを調査した。
【０１１６】
結果は、図９の通りである。初期の出力に対し９５％以上の出力を維持することができた時間は、比較例の薄膜型太陽電池モジュールを１とすると、実施例の薄膜型太陽電池モジュールは、１．６倍以上であった。薄膜型太陽モジュールの性能劣化を防ぐことができ、耐湿性を大幅に向上させることができた。
【０１１７】
以上、説明した構成は、図１０（ａ）、（ｂ）のいずれの形態の太陽電池１０、１２においても実施することができる。
【０１１８】
図１０（ａ）は、本実施形態の製造方法で成膜される太陽電池１０の層構成を示す概念図である。図１０（ａ）に示した光電変換層５は、透明導電膜２に近い側から順にｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、ＳｉＯ層３４（反射層）、及びｎ型シリコン系半導体層の四層構造となっている。光電変換層５の全体の厚みは、例えば０．１〜３．０μｍである。これに対して、ＳｉＯ等の反射層３４の厚みは、例えば５０〜８００オングストロームである。
【０１１９】
反射層３４は、Ｃａｐ層とも称されるものであり、シリコンオキサイドが代表的に用いられる。反射層３４には、結晶質シリコン成分が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
【０１２０】
また、反射層３４としては、シリコンオキサイドの代わりに、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、シリコンオキシナイトライド、シリコンオキシカーバイド等、シリコンに窒素、炭素、酸素のいずれか一つ以上の元素が含まれる層であってもよい。
【０１２１】
次に本発明の第二の実施形態について説明する。
【０１２２】
上記した実施形態は、ｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される光電変換層５を一層だけ設けた例であったが、これを複数設ける太陽電池に本発明を適用することもできる。
【０１２３】
即ち前記したｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造に本発明を適用してもよい。またハイブリッド構造と称される様な構成の太陽電池モジュールに本発明を適用することもできる。
【０１２４】
図１０（ｂ）は、光電変換層が二つ設けられた例の太陽電池１２の層構成を示す概念図である。
【０１２５】
本実施形態の太陽電池１２では、ｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される第一光電変換層４５と、同じくｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される第二光電変換層４６とが積層されたものである。
【０１２６】
また第一光電変換層４５と第二光電変換層４６との間に中間層１８（反射層）が設けられている。
【０１２７】
より詳細に説明すると、第一光電変換層４５は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）によって構成された光電変換層である。一方、第二光電変換層４６は、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）によって構成された光電変換層である。第二光電変換層４６は、四層構造であり、透明導電膜２に近い側から順にｐ型シリコン系半導体層層、ｉ型シリコン系半導体層、ＳｉＯ層１９（反射層）、及びｎ型シリコン系半導体層の四層構造となっている。第二光電変換膜４６の全体の厚みは、例えば０．１〜３．０μｍである。これに対して、ＳｉＯ等の反射層１９の厚みは、例えば５０〜８００オングストロームである。
【０１２８】
中間層１８は、反射層として機能するものであり、シリコンオキサイド（ＳｉＯ）が代表的に用いられる。反射層１８には、結晶質シリコン成分が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
【０１２９】
また、反射層１８としては、シリコンオキサイドの代わりに、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、シリコンオキシナイトライド、シリコンオキシカーバイド等、シリコンに窒素、炭素、酸素のいずれか一つ以上の元素が含まれる層であってもよい。
【０１３０】
本実施形態の製造方法で製造する太陽電池１２は、貫通孔からの湿分、水分の浸入を防ぐことで耐湿性が向上すると共に、絶縁透光性基板１側から浸入した光が、中間層１８と反射層１９（Ｃａｐ層）で主に反射され、ａ−Ｓｉのｉ層とｐ−Ｓｉのｉ層の中を光が往復する。これにより発電効率が向上する。
【０１３１】
（比較例２）
比較例２として、貫通孔に電気出力配線２０３と、０．８ｍｍ厚みの充填材２０４が充填された太陽電池を製造した。その場合、比較例１と同じく相対比１〜１．２の間で初期の出力に対し９５％以下となった。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 絶縁透光性基板
２ 透明導電膜（第一電極層）
５ 光電変換層
６ 第二溝（電極接続用溝）
７ 裏面側電極層（第二電極層）
１０ 薄膜太陽電池
１１ レーザ発生装置
１６ 周辺領域（絶縁領域）
２００ 薄膜型太陽電池モジュール
２０１ 絶縁性封止材
２０２ 裏面支持材
２０３ 電気出力配線
２０４ 充填材
２０５ 絶縁シート
２０６ 封止層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁透光性基板に電極層と発電層とを積層して得られる薄膜型太陽電池モジュール及び薄膜型太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無尽蔵に降り注ぐ太陽エネルギーを利用して発電することができ、且つ排気ガスを排出することなくクリーンであり、さらに放射能を放出するといった危険もなく安全であることから、太陽電池が注目を集めている。
【０００３】
特に絶縁透光性基板に透明な第一電極と光電変換層と第二電極を積層して得られる薄膜型太陽電池は、使用している材料が少なく、資源枯渇の問題が少ないために注目されている。
【０００４】
図１は、薄膜型太陽電池の層構成を簡単に説明する概念図の一例である。薄膜型太陽電池１０５の層構成は、絶縁透光性基板１０１に第一電極層１０２と光電変換層１０３（具体的にはｐ層、ｉ層、ｎ層を持つ）及び第二電極層１０４が順次積層されたものであるが、各層に溝１１０、１１１、１１３が形成されている。
【０００５】
すなわち第一電極層１０２に第一溝１１０が形成され、第一電極層１０２が複数に分割されている。また光電変換層１０３には第二溝１１１が形成され、光電変換層１０３が複数に分割され、さらに当該第二溝１１１の中に第二電極層１０４の一部が進入して溝底部で第一電極層１０２と接している。
【０００６】
さらに第二電極層１０４と光電変換層１０３を切除して第一電極層１０２の表面に至る第三溝１１３が設けられている。
【０００７】
また薄膜型太陽電池１０５の端部近傍には、第二電極層１０４と光電変換層１０３を切除して第一電極層１０２に至る３列の電極接続溝１１６が設けられている。電極接続溝１１６には半田１１７が流し込まれ、積層体の上部に配されたリード１１８が接続されている。リード１１８は半田１１７を介して第一電極層１０２と連通している。図示していないが、第二電極層１０４も別のリード１１８と半田１１７を介して電気的に連通している。
【０００８】
また電極接続溝１１６の外側には、分離溝１１９が形成されている。
【０００９】
さらに絶縁透光性基板１０１の最も外側の部位は、積層体が除去された裸地部１２０となっている。
【００１０】
また薄膜型太陽電池１０５の表面は絶縁性封止材と裏面支持材が覆い外部環境から温度や水分の浸入、応力から太陽電池セルを保護している。
【００１１】
薄膜型太陽電池１０５は、第一電極層１０２に設けられた第一溝１１０と、光電変換層１０３及び第二電極層１０４に設けられた第三溝１１３によって各薄膜が区画され、独立したセルが形成されている。そして前記した様に、第二溝１１１の中に第二電極層１０４の一部が進入し、第二電極層１０４の一部が第一電極層１０２と接しており、一つのセルは隣接するセルと電気的に直列に接続されている。
【００１２】
すなわち光電変換層１０３で発生した電流は、第一電極層１０２側から第二電極層１０４側に向かって流れるが、第二電極層１０４の一部が第二溝１１１を介して第一電極層１０２と接しており、最初のセルで発生した電流が隣のセルの第一電極層１０２に流れる。そのため電圧が順次加算されていく。
【００１３】
そして電力は、端部に設けられたリード１１８によって外部に取り出される。
【００１４】
このような構成に、適宜枠等の構造材料や端子ボックス、ケーブルを付加して薄膜型太陽電池モジュールを完成させる。
【００１５】
太陽電池モジュールは、多くの場合、屋外に置かれる。従って太陽電池モジュールは過酷な環境にさらされることとなる。また太陽電池モジュールは、１０年以上の長期にわたって使用させるべきものであり、耐候性、特に湿気に対しての構造が屋外使用における劣化に影響を及ぼす。シリコン系、ＣＩＳ系、ＣＩＧＳ系薄膜型太陽電池モジュールは、結晶系に比べ水分、湿気に弱く、耐湿性に対して対策した構造が求められている。
【００１６】
これに対し、たとえば水蒸気透過性の低い物質を太陽電池セルの周縁部の吸着材として用いることが特許文献１、２に述べられている。また、特に分子量や添加材料を規定したポリイソブチレンを適用することが特許文献３に述べられている。さらに、特許文献４には、貫通孔の断面に絶縁性封止材と同じ材質の、別体の絶縁性封止材を介在させてラミネート成形させ太陽電池モジュールを完成させる製造方法について述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特願平１１−３８０１３８号公報
【特許文献２】特開２００８−４７６１４号公報
【特許文献３】特開２００６−１１７７５８号公報
【特許文献４】特許第４３１４８７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、前記の先行技術の例を適用しても耐湿性の向上効果が期待したほどでないという課題が生じている。
【００１９】
本発明は、外部から薄膜型太陽電池モジュール内への湿分、水分の浸入を防止して耐湿性を向上させ、薄膜型太陽電池モジュールの性能劣化を防止、かつ電気絶縁性も確保し薄膜型太陽電池モジュールの耐用年数を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決する本発明の第１は、
「光透過側から順に、少なくとも、０．５ｍ2以上の絶縁透光性基板と、第一電極層と、１以上の光電変換ユニットを含む半導体層と、第二電極層と、絶縁性封止材と、裏面支持材とを備える薄膜型太陽電池モジュールであって、
前記絶縁透光性基板の一主面上に少なくとも前記第一電極層と前記１以上の光電変換ユニットと前記第二電極層とを含む積層体を備え、
前記積層体は、複数の光電変換セルを形成するように直線状で互いに平行な複数本の第一電極層分離溝、半導体層分離溝、および裏面電極層分離溝によってそれぞれ分割され、かつ、それら複数の光電変換セルが前記半導体層分離溝を介して互いに電気的に直列接続されてなる集積型薄膜太陽電池として機能する積層体であって、
前記絶縁透光性基板の前記一主面の周縁部には前記積層体が存在しない裸地部を備え、
前記絶縁性封止材は前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆するものであり、
前記裏面支持材は貫通孔を備え、
前記貫通孔は前記光電変換セルからの電気出力を外部に取り出すための電気出力配線を通過させるための貫通孔であり、
前記貫通孔は少なくとも前記電気出力配線と充填材とによって充填されており、
前記充填材は水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２１】
従来技術では太陽電池セルの周端部に水蒸気透過率が低く、吸湿機能やガス吸収機能を有する吸着材を用いることが述べられているが、裏面支持材に設けられた貫通孔の湿分、水分の浸入に対しての構造については述べられていない。裏面支持材に備えられた貫通孔に対しては、太陽電池モジュールの外観不良発生の防止や製造工程の簡素化を目的として、絶縁性封止材を介在させることが述べられているが、耐湿性向上を目的とした構造については述べられていない。従来は、端部からの水分、湿分の浸入を主たる課題と捉えて、対策することで改善されてきた。相対的に、貫通孔からの水分、湿分の浸入については課題と捉えず考えられていなかった。電気出力配線を通過させるための貫通孔には、電気出力配線を通過させるため、電気出力配線と、裏面支持材との隙間を埋めるために、主にシリコーンが用いられてきた。シリコーンは、取扱性の容易さと、電気出力配線の腐食防止という点で好ましい。しかし、シリコーンの水蒸気透過率は、２０〜１００ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）程度と高く、水分、湿分を透過させてしまう。従来技術に対し、本発明では裏面支持材に設けた貫通孔に水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下と低い充填材を充填することを特徴としている。貫通孔からの湿分、水分による太陽電池セルへのダメージは、太陽電池セルの中央付近にダメージを与えることとなり、複数の光電変換セルが半導体層分離溝を介して互いに電気的に直列接続されている集積型薄膜太陽電池にとって、隣接するセルに電流が流れることを妨げる結果となる。そのため薄膜型太陽電池セルの性能を大きく劣化させる。裏面支持材に設けた貫通孔に充填材を充填することで、湿分、水分が薄膜型太陽電池セルに浸入し、セルにダメージを与え、薄膜型太陽電池モジュールの性能を劣化させることを防止する。また、貫通孔には電気出力配線も備えられていることから、充填材は電気抵抗値１×１０10Ω・ｃｍ以上と高抵抗値である必要がある。
【００２２】
また、本発明の第２は、
「前記充填材は、ポリイソブチレン系樹脂、ウレタン系イソブチレン樹脂、およびシリコーン系イソブチレン系樹脂からなる群から選択される１以上である、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２３】
また、本発明の第３は、
「前記充填材は、ポリイソブチレン１００重量部に対して、吸湿性をもつ無機充填材が７５から１００重量部添加された材料である、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２４】
本発明の充填材は、無機充填材に吸湿性を持つ材料を選び、かつポリイソブチレン１００重量部に対して、無機充填材を７５〜１００重量部添加した材料である。無機充填材を７５〜１００重量部添加することで、硬度が高くなり作業性が低下するが、水蒸気透過率を低くできることと電気抵抗値を高く設計することができ、電気出力配線が備わった貫通孔からの湿分、水分の浸入という課題を克服できる。
【００２５】
また、本発明の第４は、
「前記無機充填材は、シリカゲル、アルミナ、ゼオライト及びタルクからなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２６】
また、本発明の第５は、
「前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆する前記絶縁性封止材の、前記絶縁透光性基板の前記一主面の平面方向の周縁部には、
前記貫通孔を充填する充填材と同じ材質の材料が、
前記絶縁透光性基板の裸地部と、前記裏面支持材の周縁部と、それぞれに接するように配置されていることを特徴とする、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２７】
太陽電池モジュールの湿分、水分の浸入箇所は、裏面支持材に備えられた貫通孔の他に、先行文献１、２、３で挙げたように周部も考えられる。貫通孔と同じ材質の材料を絶縁透光性基板の周部にも配置することで、薄膜型太陽電池モジュールの周部からの湿分、水分浸入を防ぐことができ、性能劣化の課題を克服する。よって、耐用年数をより一層向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の第６は、
「前記絶縁透光性基板がガラス板であり、かつ、前記裏面支持材がガラス板である、前記に記載の、薄膜型太陽電池モジュール」である。
【００２９】
また、本発明の第７は、
「前記に記載の薄膜型太陽電池モジュールの製造方法であって、前記裏面支持材に設けられた前記貫通孔を、前記電気出力配線と前記充填材とを配置し、ラミネート成型する工程を備えることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュールの製造方法」である。
【００３０】
本発明は貫通孔に電気出力配線と充填材を充填させラミネート成型することであり、ラミネートの際の熱により作業性のよくない充填材は一旦やわらかくなり貫通孔に隙間なく埋め尽くされ、その後８０℃以下になると充填材は固形化する。よって、貫通孔からの湿分の浸入を完全に防ぐことが出来、薄膜型太陽電池モジュールの耐用年数を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明では、裏面支持材に設けた貫通孔に水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ、電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であることを特徴とする充填材を充填した。これにより、薄膜型太陽電池モジュールの耐湿性が改善され、耐用年数が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】薄膜太陽電池の層構成を簡単に説明する太陽電池の概念図である。
【図２】本発明の実施形態の薄膜太陽電池の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態の薄膜太陽電池の平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による薄膜型太陽電池モジュールの構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、太陽電池モジュールの製造の各工程を示す基板の断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図であって図５に示した工程に続く工程を示すものである。
【図７】（ａ）は、絶縁透光性基板に光ファイバでレーザ光を導く例を示す概念図である。（ｂ）は、絶縁透光性基板に光学系によってレーザ光を導く例を示す概念図である。
【図８】レーザ光が絶縁透光性基板の周部（裸地部）に照射されている状態を示す側面図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図
【図１０】（ａ）は、真空ラミネータ内に絶縁透光性基板を配置した状態を示す断面図である。（ｂ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着する直前の状態を示す断面図である。（ｃ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着している状態を示す断面図である。
【図１１】実施例及び比較例の薄膜型太陽電池モジュールの性能を示すグラフ。
【図１２】（ａ）は、本実施形態の製造方法で成膜される太陽電池の層構成を示す概念図である。（ｂ）は、光電変換層が二つ設けられた例の太陽電池の層構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態の薄膜型太陽電池モジュールの斜視図である。
【００３５】
本実施形態の薄膜太陽電池セル（以下、単に太陽電池と呼ぶ）１０は、図１で説明したように絶縁透光性基板に第一電極層と光電変換層と、第二電極層を積層したものである。
【００３６】
絶縁透光性基板として、ガラス基板（青板ガラス基板や、白板ガラス基板）、ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））等のフッ素樹脂フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような有機フィルム、アルミニウム等からなる金属箔を、単層構造または複層構造で積層した構造を有する積層フィルムが例示されるが、強度、光線透過率（短波長側・長波長側の光など光線透過率の波長依存性を含む）、工業的に得られる他の素材との比較において価格の点で、白板ガラス基板が好ましい。
【００３７】
また太陽電池１０は、図２（ａ）のように複数の光電変換セル４に分割されている。そして太陽電池１０を図２のように平面的に観察した時、対向する辺部にリード取付け部５０、５１が設けられ、当該リード取付け部５０、５１に各々帯状のリード５２が取り付けられている。それぞれの帯状のリード５２に半田で熱融着固定された別の帯状のリード（詳しくは後述する電気出力配線２０３）を中央に向かって伸ばし、裏面支持材の貫通孔から外部に取り出す。このとき、絶縁シート２０５を帯状リードの下に置く。またリード取付け部５０の外側には、分離溝３７が形成されている。尚、図２（ｂ）のように、リード５２が端部で折り曲げられ、中央まで伸び（詳しくは後述する電気出力配線２０３）、裏面支持材の貫通孔から外部に取出されていてもよい。
【００３８】
さらに絶縁透光性基板１の最も外側の部位は、積層体（詳しくは後述する第一電極層２と光電変換層５と、第二電極層７）が完全に除去された裸地部３０となっている。
【００３９】
図３のように、絶縁透光性基板１上の裸地部３０に充填材と同じ材質の材料の端部封止材６０を配置し、絶縁性封止材２０１を端部封止材６０と重ならないように配置した後、端部封止材６０と絶縁性封止材２０１の全面を裏面支持材２０２で被覆する。尚、絶縁透光性基板１上の積層体及び裸地部３０の一部または全部を絶縁性封止材２０１と裏面支持材２０２からなる封止層２０６で被覆しても、信頼性について問題ない。
【００４０】
この図において、薄膜型太陽電池モジュール２００は、絶縁透光性基板１、太陽電池１０、絶縁性封止材２０１及び裏面支持材２０２が積層配置される。さらに、電気出力配線２０３が太陽電池１０から外部に導くように配置され、電気出力配線２０３が取り出される位置は、充填材２０４により充填されている。また、電気出力配線２０３と太陽電池１０の間には絶縁シート２０５が配置されており、電気出力配線２０３と太陽電池１０との電気的な導通を防いでいる。
【００４１】
薄膜型太陽電池モジュール２００の電気出力取り出しは、太陽電池１０の電気出力配線２０３を裏面支持材２０２に設けた貫通孔を通して裏面支持材２０２の背面側に取り出すようにしている。尚、裏面支持材２０２に設けた貫通孔に配置した充填材２０４の厚みは、１ｍｍ以上とする。１ｍｍより薄くすると湿分、水分の浸入を防ぐ効果が十分でなく、１ｍｍ以上の場合、効果を十分発揮する。これは、塩化コバルト紙を用いた簡易試験により確認することができる。塩化コバルト紙は、青色の紙で、湿分、水分に触れると赤色に変わるため、水分の検出に用いられる。０．８ｍｍの場合、充填材２０４が無いのと比較すると大きな差は見られず５００時間で塩化コバルト紙の色が赤色に変色した。対して、１ｍｍ以上の場合、５００時間経過後も塩化コバルト紙の色は赤には変色せず、青色のままであった。
【００４２】
よって、（ｂ）のように、裏面支持材２０２に設けた貫通孔に配置した充填材２０４の厚みを裏面支持材２０２の厚みより厚くしてもよい。
【００４３】
（ｃ）のように、裏面支持材２０２と絶縁性封止材２０１の間に充填材２０４と同じ材料で貫通孔より大きい封止シート２０７を配置し、貫通孔にも厚さ１ｍｍ以上の充填材２０４を充填してもよい。
【００４４】
また、（ｄ）や（ｅ）にように、裏面支持材２０２と絶縁シート２０５の間に充填材２０４と同じ材料で貫通孔より大きい封止シート２０７を配置し、貫通孔にも厚さ１ｍｍ以上の充填材２０４を充填してもよい。
【００４５】
図４（ａ）〜（ｅ）の構造で、生産性、コスト、信頼性を満たす最適な構造は（ａ）であるが、（ｂ）〜（ｅ）の構造でも信頼性については問題ない。
【００４６】
加熱により軟化・溶融を経て硬化し得る絶縁性封止材２０１としては、例えば、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／酢酸ビニル／トリアリルイソシアヌレート（ＥＶＡＴ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）等の熱可塑樹脂に、パーオキサイド化合物等の架橋剤を添加したものがある。
【００４７】
裏面支持材２０２としては、絶縁透光性基板（例えば、ガラス基板、青板ガラス基板、白板ガラス基板）や、積層フィルム（ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））等のフッ素樹脂フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような有機フィルム、アルミニウム等からなる金属箔を、単層構造または複層構造で積層した構造）が挙げられる。裏面支持材が積層フィルムである場合は、層間剥離により防湿効果が低減する場合が有るため、裏面支持材は絶縁透光性基板と同じ材料すなわちガラス板であることが好ましい。例えば裏面支持材が青板ガラス基板や、白板ガラス基板であるとき、好ましい。裏面支持材として使われるガラスは光線透過率（短波長側・長波長側の光など光線透過率の波長依存性を含む）を気にする必要が無いため、白板ガラスよりも価格の点で安い青板ガラスであることが最も好ましい。
【００４８】
充填材２０４については、水蒸気透過率は、０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下が好ましい。この値より高い水蒸気透過率では、ＩＥＣ６１７３０−２ ＭＳＴ５３と同等の手法を用いた時に、良好な結果が得ることができない。なお、水蒸気透過率はＪＩＳＺ０２０８により測定した。
【００４９】
充填材２０４の電気抵抗値は１×１０10Ω・ｃｍ以上が好ましい。この値より低い場合、ＩＥＣ６１７３０−２ ＭＳＴ１７と同等の手法を用いた時に、良好な結果を得ることができない。つまり、１×１０10Ω・ｃｍ以上より小さければ、ＩＥＣ６１７３０−２ ＭＳＴ１７の規格を満たさない。
【００５０】
充填材２０４の主材料としては、ポリイソブチレン系樹脂、ウレタン系イソブチレン樹脂、およびシリコーン系イソブチレン系樹脂からなる群から選択される１以上を用いることができるが、好ましくは、水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）と最も低いポリイソブチレン系樹脂を用いることが望ましい。
【００５１】
また、充填材２０４には、無機充填材が配合されて・含まれていることが好ましい。無機充填材を配合し・含ませることにより、水分、湿分が無機充填材に吸着し、充填材２０４全体としての水蒸気透過率を、低くすることできる。無機充填材は、例えば、カーボンブラック、ホワイトカーボン、炭酸カルシウム、タルク、合成ゼオライト、シリカゲル、アルミナなどが使用できる。特にタルクは上記透過性と電気絶縁性の両方を満たす材料として好ましい。これらの無機充填材は、単独だけでなく、２種類以上を混合して使用することもできる。
【００５２】
無機充填材は、ポリイソブチレン１００重量部に対して、７５重量部から１００重量部が望ましい。無機充填材が７５重量部よりも低くなると電気絶縁性、水蒸気透過性がともに悪化する。１００重量部を超えると、加工性が著しく低下し、塗布することが難しくなる。
【００５３】
本発明では、前記充填材は、（１）水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下であること、（２）電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備えること、（３）厚さ１ｍｍ以上であること、この３つが組み合わさって初めて、従来技術にはない顕著な効果を発現するものである。例え、（１）、（２）、（３）がそれぞれ単独の形で開示されている先行技術が有ったとしても、その先行技術文献は、本願発明の前記（１）、（２）、（３）の３つが組合わさって初めて発現する・従来技術にはない顕著な効果を記載や示唆するものではないと考える。
【００５４】
さらに本発明では、その効果を阻害しない範囲で、通常のゴム配合物に使用される可塑剤や軟化剤、老化防止剤、加工助剤、滑剤、粘着付与剤などを使用できる。
【００５５】
成形性を調整するのに利用される軟化剤や可塑剤として、例えば、パラフィン系や、ナフテン系などのプロセスオイルの他、流動パラフィン、シリコンオイル、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、セバシン酸エステル、リン酸エステル、ステアリン酸エステル、アルキルスルホン酸エステルなどが挙げられる。
【００５６】
粘着性を向上させる粘着付与剤には、テルペン系樹脂、あるいは石油系炭化水素樹脂が用いられることが多い。
【００５７】
前者の例として、例えばテルペン・フェノール樹脂、ポリテルペン樹脂などが挙げられる。後者のとして、例えば合成ポリテルペン樹脂、芳香族系炭化水素樹脂、脂肪族系炭化水素樹脂、脂肪族・循環族系石油樹脂、脂肪族・芳香族系石油樹脂、水添変成循環族系炭化水素樹脂、ポリブテンなどが挙げられる。
【００５８】
絶縁シート２０５としては、ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムがある。
【００５９】
裏面支持材２０２に設けられる貫通孔の形状としては、円、楕円、長方形、正方形、多角形が挙げられる。生産性やコストを考慮すると、貫通孔の形状としては、特に円が好ましい。また、貫通孔の大きさについては、好ましくはφ６（直径６ｍｍ）〜φ１００（直径１００ｍｍ）、より好ましくはφ１０（直径１０ｍｍ）〜φ７０（直径７０ｍｍ）、最も好ましくはφ１５（直径１５ｍｍ）〜φ２５（直径２５ｍｍ）である。
【００６０】
次に本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。図５は、本実施形態の一つのシリコン系薄膜型太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図である。図６は、本実施形態のシリコン系薄膜型太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図であって図５に示した工程に続く工程を示すものである。
【００６１】
本発明の実施形態の薄膜型太陽電池モジュールの製造方法では、最初の工程として図５（ａ）のように絶縁透光性基板１の上に第一電極層として透明導電膜２を成膜する。絶縁透光性基板１としては、例えば、ガラス板や透明樹脂フィルムなどが用いられる。絶縁透光性基板１の面積は、好ましくは、９１０ｍｍ×４５５ｍｍ以上、より好ましくは、０．５ｍ2以上、さらに好ましくは、１ｍ角（１０００ｍｍ×１０００ｍｍ）以上、１．２ｍ角（１２００ｍｍ×１２００ｍｍ）以上、１０００ｍｍ×１４００ｍｍ以上、最も好ましくは１４２０ｍｍ×１１００ｍｍ以上の面積である。絶縁透光性基板１の厚さは、３ｍｍ、３．２ｍｍ、５ｍｍなど、工業的に利用可能な厚さであることが好ましい。ガラス板としては、大面積な板が安価に入手可能で、透明性が高く、絶縁性が高い、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする両主面が平滑なフロート板ガラスを用いることができる。
【００６２】
透明導電膜２は、ＩＴＯ膜、酸化錫（ＳｎＯ2）膜、或いは酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜のような透明導電性酸化物層等で構成することができる。透明導電膜２は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形成することができる。
【００６３】
そして続いて、透明導電膜２に対してレーザスクライブによって第一溝３を形成する。例えばＹＡＧ基本波レーザ光を照射して透明導電膜２を短冊状に分割する第一溝３を形成する。
【００６４】
レーザスクライブを行うレーザ加工機は、図７（ａ）に示すファイバーレーザが推奨される。図７（ａ）に示すように、ファイバーレーザではレーザ発生装置１１からレーザ光２９の照射対象物の近傍に至るまで光ファイバ２８が配置され、レーザ光２９が絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から透明導電膜２に照射される。光ファイバ２８の先端には照射ノズル（図示せず）が設けてある。また、レーザ発生装置１１は、図７（ｂ）に示すようなレーザ発生装置１１と光学系３４によって構成されたものであってもよい。
【００６５】
光学系３４は、凹レンズ５５、凸レンズ５６、反射ミラー５７、マスク部材５８、及び凸レンズ５９が順次配置されたものである。
【００６６】
すなわちレーザ発生装置１１から発せられたレーザ光は、凹レンズ５５によって拡大され、凸レンズ５６に入射される。そしてレーザ光２９は、当該凸レンズ５６で平行ビームに変更される。
【００６７】
平行ビームは、反射ミラー５７で方向転換され、絶縁透光性基板１に向かい、凸レンズ（対物レンズ）５９で集光されて絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射されるが、反射ミラー５７と凸レンズ（対物レンズ）５９の間にマスク部材５８が挿入されている。なおマスク部材５８の位置は凸レンズ５６と反射ミラー５７の間でもよい。また、レーザ発生装置１１と凹レンズ５５の間に光ファイバを配置し、光ファイバでレーザ光を伝送すると、更に装置の安定性が向上し、なお良い。
【００６８】
レーザ発生装置１１は、前記したＹＡＧの他、公知のＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦ等を発生させるレーザ発生装置を使用可能である。本実施形態では、前記した様にＹＡＧ基本波レーザ光を使用するが、これらの第二高調波を利用してもよい。
【００６９】
レーザ発生装置１１は、レーザ光を間欠的に発生させるものであり、パルス光が絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射される。
【００７０】
続いて透明導電膜２の上に、光電変換機能を備えた半導体からなる光電変換層５を設ける。
【００７１】
即ち第一溝３が形成された透明導電膜２全体に渡って、光電変換層５としてアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコンの半導体を、プラズマＣＶＤ法等でｐ型、ｉ型、ｎ型の順に１回以上積層する。
【００７２】
このように光電変換層５はアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコン系半導体光電変換層を備えており、例えば、透明導電膜２側からｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層を順次積層した構造を有する。
【００７３】
また、光電変換層５は、これらｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造であってもよい。
【００７４】
光電変換層５を構成するｐ型半導体層は、例えば、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。また、ｉ型半導体層は、非晶質シリコン系半導体材料及び結晶質シリコン系半導体材料でそれぞれ形成することができ、そのような材料としては、真性半導体のシリコン（水素化シリコン等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニウム等のシリコン合金等を拳げることができる。また、光電変換機能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用いられ得る。さらに、ｎ型半導体層は、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や窒素等のｎ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。
【００７５】
本実施形態では、ｐ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｐ型のａ−ＳｉＣ：Ｈと記す）、ｉ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）、ｎ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｎ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）の３層を順次堆積し、図５（ｃ）のように光電変換層５を形成する。
【００７６】
その後、レーザ光を用いたスクライブによって光電変換層５の一部を除去して図５（ｄ）のように第二溝６を設け光電変換層５を短冊状に分割する。第二溝６を設ける際のレーザ光は任意であるが、ＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザの採用が推奨される。
【００７７】
続いて、図５（ｅ）のように光電変換層５の上に、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの金属材料からなる裏面側電極層７を形成する。
【００７８】
裏面側電極層７は電極としての機能を有するだけでなく、絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から光電変換層５に入射し裏面側電極層７に到着した光を反射して光電変換層５に再入射させる反射層としての機能も有している。
【００７９】
また裏面側電極層７は、光電変換セル４同士を電気的に接続する機能も果たす。即ち裏面側電極層７の一部は、第二溝６の中にも形成され、第二溝６の中で透明導電膜２と接する。従って裏面側電極層７は、第二溝６の中に導入された裏面側電極層７の一部によって隣接する光電変換セル４の透明導電膜２と電気的に接続される。
【００８０】
裏面側電極層７は、銀やアルミニウム等を用いて、蒸着法やスパッタ法等により、例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さに形成することができる。
【００８１】
なお、裏面側電極層７と光電変換層５との間には、例えば両者の間の接着性を向上させるために、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような非金属材料からなる透明電導性薄膜（図示せず）を設けることができる。
【００８２】
さらに、図５（ｆ）に示すように、レーザ光を用いたスクライブによって裏面側電極層７と光電変換層５の双方に第三溝３５を形成する。第三溝３５を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザの採用が推奨される。
【００８３】
さらに図６（ａ）に示すように、レーザ光を用いたスクライブによって裏面側電極層７と光電変換層５を切除し、透明導電膜２に至る３列の電極接続用溝３６を設ける。
【００８４】
また太陽電池積層体の４辺と平行に分離溝３７を設ける。分離溝３７の形成についてもレーザ光を用いたスクライブによる。分離溝３７を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザが採用可能である。
【００８５】
続いて絶縁透光性基板１の周部（絶縁領域）にレーザ光を用いたスクライブによる裸地部３０を形成する。裸地部３０を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザが採用可能である。
【００８６】
裸地部３０を形成する際には、図７のようにＸ−Ｙテーブル３８に絶縁透光性基板を乗せ、絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側を上にし、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側を下に向けた姿勢でＸ−Ｙテーブル３８上に絶縁透光性基板を乗せ、上方からレーザ光を照射する。
【００８７】
図８は、レーザ光２９が絶縁透光性基板１の周部１６（裸地部３０）に照射されている状態を示す側面図である。ただし、図８では、Ｘ−Ｙテーブル３８と光電変換膜層５及び裏面側電極層７の描写を省略してある。
【００８８】
図８に示すように、レーザ光２９は絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射（入射）される。レーザ光２９は、絶縁透光性基板１を素通りするので絶縁透光性基板１を変質させたり変形させることはない。そしてレーザ光２９は、絶縁透光性基板１を通過して透明導電膜２に照射され、透明導電膜２を瞬間的に蒸発させる。その時の圧力上昇によって透明導電膜２と共に光電変換層５と裏面側電極層７が剥離する。剥離した膜は、Ｘ−Ｙテーブル３８上に落下する。
【００８９】
なお、裸地部３０にレーザ２９を照射する代わりに、粒径（平均）が１０μｍ以下の研磨材を吹き付けて裸地部３０を研磨してもよい。
【００９０】
続いて、Ｘ−Ｙテーブル３８上の太陽電池１０を太陽電池が形成されない面側が下に、太陽電池が形成される面側が上となるようにひっくり返し、先の工程で形成した電極接続溝３６に半田３９を流し込み、積層体の上部にリード５２を接続する。
【００９１】
続いて図９（ａ）〜（ｅ）のような工程を経て、充填材２０４を裏面支持材２０２の貫通孔に充填する。図９（ａ）のように、太陽電池１０が形成される面側に絶縁シート２０５を置く。次に、図９（ｂ）のように、両端のリード５２から中央に向かって絶縁シート２０５上に電気出力配線２０３を配置する。その後、図９（ｃ）のように、絶縁性封止材２０１を絶縁透光性基板１上の積層体及び裸地部３０の一部または全部を覆うように置き、絶縁性封止材２０１にあらかじめ入れておいたスリットもしくは正方形または長方形または円の切抜いた穴から電気出力配線２０３を取り出す。さらに、図９（ｄ）のように、裏面支持材２０２を配置する。その際、裏面支持材２０２の貫通孔からは電気出力配線２０３を取り出しておく。続いて、図９（ｅ）のように、貫通孔に充填材２０４を充填する。最後に、図９（ｆ）のように、離型シート２０７を貫通孔全体を覆うように配置する。封止する。裏面支持材２０２が、加熱により軟化・溶融を経て硬化し得る絶縁性封止材２０１を介して太陽電池１０に強固に接着される。貫通孔に充填した充填材２０４も貫通孔に隙間なく充填される。このとき、絶縁透光性基板１と裏面支持材２０２との間に充填材２０６と同じ材料のシーリング材（図示していない）を配置しても良い。
【００９２】
封止層２０６は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すような上チャンバー４１と下チャンバー４２を備えた真空ラミネータ４０と、キュアオーブン（図示せず）を使用して絶縁透光性基板に取り付けられる。
【００９３】
図８（ａ）は、真空ラミネータ４０内に絶縁透光性基板を配置した状態を示す断面図であり、図８（ｂ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着する直前の状態を示す断面図であり、図８（ｃ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着している状態を示す断面図である。
【００９４】
真空ラミネータ４０の、上チャンバー４１は、ダイアフラム４４を有し、空隙内の圧力によってダイアフラム４４を膨張・収縮させることができる。下チャンバー４２は、真空引き用の小孔（図示せず）を有する。
【００９５】
また下チャンバー４２は加熱機能（ヒータ４３）を備えている。
【００９６】
本実施形態では、下チャンバー４２に絶縁透光性基板を設置し、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側の上に封止層２０６を被せ、下チャンバー４２を真空引きして絶縁透光性基板１と封止層２０６の間の空気を抜く。そして上チャンバー４１を被せてダイアフラム４４を膨張させ、ダイアフラム４４で封止層２０６を絶縁透光性基板１側に押圧しつつ、下チャンバー４２を昇温する。その結果、絶縁透光性基板１表面に封止層２０６が接合される。尚、温度は１３０℃〜１８０℃、好ましくは１４０℃〜１６０℃である。
【００９７】
本実施形態の製造方法で作られた太陽電池１０は、裏面支持材２０２に設けられた貫通孔から太陽電池１０に湿分、水分が浸入することはなく、そのため過酷な環境下で使用しても薄膜型太陽電池モジュールの性能劣化を防止し、耐用年数を向上させることができる。
【００９８】
なお、前記においてはシリコン系薄膜太陽電池を主に説明した。しかしながら本発明は、いわゆる化合物半導体を用いる薄膜太陽電池においても、本発明の請求項に対応する技術範囲の薄膜太陽電池である限りにおいては、適用可能である。
【００９９】
例えば、代表的には２枚のガラス板に光起電力セルを含む形態として知られているＣｄＴｅ−ＣｄＳ系太陽電池（ＣｄＳ／ＣｄＴｅ薄膜太陽電池などとも表現される）などに対しても、ある態様においては、本発明は有効である。ＣｄＳ／ＣｄＴｅ薄膜太陽電池は、例えば有機金属化合気相成長法、真空蒸着法、電着法、近接昇華法、スクリーン印刷法、スプレー法、などの種々の方法で作製される。その一態様は、例えば硫化カドミウム（ＣｄＳ）をｎ型半導体としている太陽電池である。
【０１００】
また、例えば、基板を選ばないことが特徴の一つであるＣＩＳ系・ＣＩＧＳ系・カルコパイライト系の薄膜多結晶太陽電池などについても、本発明は有効である。カルコパイライト（黄銅鉱）系の薄膜太陽電池では、シリコンの代わりに、銅（Ｃｕ）・インジウム（Ｉｎ）・ガリウム（Ｇａ）・セレン（Ｓｅ）の化合物等が、材料として用いられる。
【０１０１】
以上のとおり、本発明は、外部から薄膜型太陽電池モジュール内への湿分、水分の浸入を防止して、耐湿性を向上させ薄膜型太陽電池モジュールの性能劣化を防止、かつ電気絶縁性も確保し薄膜型太陽電池モジュールの耐用年数を向上させることを課題とする。裏面支持材に設けた貫通孔に、水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ、電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上の充填材を配置することを特徴とする。これにより、薄膜型太陽電池モジュールの耐湿性が改善され、耐用年数が向上する。
【実施例】
【０１０２】
次に本発明の具体的な構成と効果を確認するために行った実験について実施例で説明する。
【０１０３】
本発明の実施例として上記した製造方法にそってアモルファスシリコン太陽電池１０を製造した。
【０１０４】
（実施例）
まず、９８０ｍｍ×９５０ｍｍの面積と５ｍｍの厚さを有する絶縁透光性基板１上に、透明導電膜２として、熱ＣＶＤ法による厚さ約７００ｎｍの二酸化錫（ＳｎＯ2）膜を成膜した。この透明導電膜２に対して、ＹＡＧ基本波レーザ光ビームを照射することにより、第一溝３をパターンニング加工形成した。
【０１０５】
次に、加工により生じた微粉などを洗浄除去した後、絶縁透光性基板１をプラズマＣＶＤ成膜装置に搬入し、厚さ約３００ｎｍのアモルファスシリコンからなる光電変換層５を成膜した。ＣＶＤ装置から絶縁透光性基板１を搬出した後、光電変換層５に絶縁透光性基板１側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して電極接続用溝として第二溝６を形成した。
【０１０６】
次に裏面側電極層７として、厚さ約８０ｎｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜と厚さ約２００ｎｍの銀（Ａｇ）膜をこの順でスパッタ法で光電変換層５上に成膜した。さらに、裏面側電極層７に絶縁透光性基板１側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して短冊上に分割し第三溝３５を形成した。
【０１０７】
セル領域と接続領域とを絶縁透光性基板１周囲から絶縁するために、絶縁透光性基板１の周辺に沿ってＹＡＧレーザ光を照射して、透明導電膜（ＳｎＯ2膜）２、アモルファスシリコン光電変換層５、及び裏面側電極層７を除去し、分離溝３７を形成し太陽電池積層体を完成させた。
【０１０８】
続いて絶縁透光性基板１の辺部に絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側からＹＡＧレーザ光を照射して、透明導電膜（ＳｎＯ2膜）２、アモルファスシリコン光電変換層５、及び裏面側電極層７を除去し、裸地部３０を形成した。
【０１０９】
さらに続いて絶縁性封止材２０１と裏面支持材２０２からなる封止層２０６を設けた。絶縁性封止材として厚さ０．６ｍｍのＥＶＡ、裏面支持材として厚さ３ｍｍのガラス基板を使用する。ガラス基板に設ける貫通孔はφ２０の大きさとした。その貫通孔は、光電変換セルからの電気出力を外部に取り出すための電気出力配線を通過させるための貫通孔として用いられ、電気出力配線２０３が通され、重量１．３ｇの前述した充填材２０４が配置され、次の工程に供された。
【０１１０】
なお、充填材２０４は、ポリイソブチレンに無機充填材としてタルクを添加し、ポリイソブチレン１００重量部に対して無機充填材は８３重量部であり、密度が１．３５ｇ／ｃｍ3の材料である。
【０１１１】
封止層２０６は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すような上チャンバー４１と下チャンバー４２を備えた真空ラミネータ４０と、キュアオーブン（図示せず）を使用して絶縁透光性基板に取り付けられる。下チャンバー４２に絶縁透光性基板を設置し、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側の上に封止層２０６を被せ、下チャンバー４２を真空引きして絶縁透光性基板１と封止層２０６の間の空気を抜く。そして上チャンバー４１を被せてダイアフラム４４を膨張させ、ダイアフラム４４で封止層２０６を絶縁透光性基板１側に押圧しつつ、下チャンバー４２を昇温する。その結果、絶縁透光性基板１表面に封止層２０６が接合される。尚、温度は１５０℃である。
【０１１２】
以上のようにして、ラミネータで封止すると、充填材２０４は、厚さ３ｍｍで貫通孔に隙間なく充填され、面積がほぼ８２．６７ｃｍ2の光電変換セル４が１０８個直列接続した太陽電池１０を得た。
【０１１３】
すなわち、本実施例においては、前記充填材は水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であった。
【０１１４】
（比較例１）
一方、比較例１として貫通孔に充填材２０４はなく、電気出力配線２０３のみで充填された太陽電池を製造した。
【０１１５】
実施例及び比較例の薄膜型太陽電池モジュールをそれぞれ２個製造し、これらをＩＥＣ６１６４６−１０．１３に記載されているＤａｍｐ ｈｅａｔ ｔｅｓｔを行った。つまり、実施例及び比較例の薄膜型太陽電池モジュールを温度８５℃、湿度８５％ＲＨの雰囲気中に暴露し、時間の経過と出力の低下の度合いを調査した。
【０１１６】
結果は、図９の通りである。初期の出力に対し９５％以上の出力を維持することができた時間は、比較例の薄膜型太陽電池モジュールを１とすると、実施例の薄膜型太陽電池モジュールは、１．６倍以上であった。薄膜型太陽モジュールの性能劣化を防ぐことができ、耐湿性を大幅に向上させることができた。
【０１１７】
以上、説明した構成は、図１０（ａ）、（ｂ）のいずれの形態の太陽電池１０、１２においても実施することができる。
【０１１８】
図１０（ａ）は、本実施形態の製造方法で成膜される太陽電池１０の層構成を示す概念図である。図１０（ａ）に示した光電変換層５は、透明導電膜２に近い側から順にｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、ＳｉＯ層３４（反射層）、及びｎ型シリコン系半導体層の四層構造となっている。光電変換層５の全体の厚みは、例えば０．１〜３．０μｍである。これに対して、ＳｉＯ等の反射層３４の厚みは、例えば５０〜８００オングストロームである。
【０１１９】
反射層３４は、Ｃａｐ層とも称されるものであり、シリコンオキサイドが代表的に用いられる。反射層３４には、結晶質シリコン成分が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
【０１２０】
また、反射層３４としては、シリコンオキサイドの代わりに、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、シリコンオキシナイトライド、シリコンオキシカーバイド等、シリコンに窒素、炭素、酸素のいずれか一つ以上の元素が含まれる層であってもよい。
【０１２１】
次に本発明の第二の実施形態について説明する。
【０１２２】
上記した実施形態は、ｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される光電変換層５を一層だけ設けた例であったが、これを複数設ける太陽電池に本発明を適用することもできる。
【０１２３】
即ち前記したｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造に本発明を適用してもよい。またハイブリッド構造と称される様な構成の太陽電池モジュールに本発明を適用することもできる。
【０１２４】
図１０（ｂ）は、光電変換層が二つ設けられた例の太陽電池１２の層構成を示す概念図である。
【０１２５】
本実施形態の太陽電池１２では、ｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される第一光電変換層４５と、同じくｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される第二光電変換層４６とが積層されたものである。
【０１２６】
また第一光電変換層４５と第二光電変換層４６との間に中間層１８（反射層）が設けられている。
【０１２７】
より詳細に説明すると、第一光電変換層４５は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）によって構成された光電変換層である。一方、第二光電変換層４６は、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）によって構成された光電変換層である。第二光電変換層４６は、四層構造であり、透明導電膜２に近い側から順にｐ型シリコン系半導体層層、ｉ型シリコン系半導体層、ＳｉＯ層１９（反射層）、及びｎ型シリコン系半導体層の四層構造となっている。第二光電変換膜４６の全体の厚みは、例えば０．１〜３．０μｍである。これに対して、ＳｉＯ等の反射層１９の厚みは、例えば５０〜８００オングストロームである。
【０１２８】
中間層１８は、反射層として機能するものであり、シリコンオキサイド（ＳｉＯ）が代表的に用いられる。反射層１８には、結晶質シリコン成分が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
【０１２９】
また、反射層１８としては、シリコンオキサイドの代わりに、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、シリコンオキシナイトライド、シリコンオキシカーバイド等、シリコンに窒素、炭素、酸素のいずれか一つ以上の元素が含まれる層であってもよい。
【０１３０】
本実施形態の製造方法で製造する太陽電池１２は、貫通孔からの湿分、水分の浸入を防ぐことで耐湿性が向上すると共に、絶縁透光性基板１側から浸入した光が、中間層１８と反射層１９（Ｃａｐ層）で主に反射され、ａ−Ｓｉのｉ層とｐ−Ｓｉのｉ層の中を光が往復する。これにより発電効率が向上する。
【０１３１】
（比較例２）
比較例２として、貫通孔に電気出力配線２０３と、０．８ｍｍ厚みの充填材２０４が充填された太陽電池を製造した。その場合、比較例１と同じく相対比１〜１．２の間で初期の出力に対し９５％以下となった。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 絶縁透光性基板
２ 透明導電膜（第一電極層）
５ 光電変換層
６ 第二溝（電極接続用溝）
７ 裏面側電極層（第二電極層）
１０ 薄膜太陽電池
１１ レーザ発生装置
１６ 周辺領域（絶縁領域）
２００ 薄膜型太陽電池モジュール
２０１ 絶縁性封止材
２０２ 裏面支持材
２０３ 電気出力配線
２０４ 充填材
２０５ 絶縁シート
２０６ 封止層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過側から順に、少なくとも、０．５ｍ2以上の絶縁透光性基板と、第一電極層と、１以上の光電変換ユニットを含む半導体層と、第二電極層と、絶縁性封止材と、裏面支持材とを備える薄膜型太陽電池モジュールであって、
前記絶縁透光性基板の一主面上に少なくとも前記第一電極層と前記１以上の光電変換ユニットと前記第二電極層とを含む積層体を備え、
前記積層体は、複数の光電変換セルを形成するように直線状で互いに平行な複数本の第一電極層分離溝、半導体層分離溝、および裏面電極層分離溝によってそれぞれ分割され、かつ、それら複数の光電変換セルが前記半導体層分離溝を介して互いに電気的に直列接続されてなる集積型薄膜太陽電池として機能する積層体であって、
前記絶縁透光性基板の前記一主面の周縁部には前記積層体が存在しない裸地部を備え、
前記絶縁性封止材は前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆するものであり、
前記裏面支持材は貫通孔を備え、
前記貫通孔は前記光電変換セルからの電気出力を外部に取り出すための電気出力配線を通過させるための貫通孔であり、
前記貫通孔は少なくとも前記電気出力配線と充填材とによって充填されており、
前記充填材は水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記充填材は、ポリイソブチレン系樹脂、ウレタン系イソブチレン樹脂、およびシリコーン系イソブチレン系樹脂からなる群から選択される１以上である、請求項１記載の薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記充填材は、ポリイソブチレン１００重量部に対して、吸湿性をもつ無機充填材が７５から１００重量部添加された材料である、請求項１記載の薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記無機充填材は、シリカゲル、アルミナ、ゼオライト及びタルクからなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、請求項３に記載の薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆する前記絶縁性封止材の、前記絶縁透光性基板の前記一主面の平面方向の周縁部には、
前記貫通孔を充填する充填材と同じ材質の材料が、
前記絶縁透光性基板の裸地部と、前記裏面支持材の周縁部と、それぞれに接するように配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記絶縁透光性基板がガラス板であり、かつ、前記裏面支持材がガラス板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の、薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜型太陽電池モジュールの製造方法であって、前記裏面支持材に設けられた前記貫通孔を、前記電気出力配線と前記充填材とを配置し、ラミネート成型する工程を備えることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１】
光透過側から順に、少なくとも、０．５ｍ2以上の絶縁透光性基板と、第一電極層と、１以上の光電変換ユニットを含む半導体層と、第二電極層と、絶縁性封止材と、裏面支持材とを備える薄膜型太陽電池モジュールであって、
前記絶縁透光性基板の一主面上に少なくとも前記第一電極層と前記１以上の光電変換ユニットと前記第二電極層とを含む積層体を備え、
前記積層体は、複数の光電変換セルを形成するように直線状で互いに平行な複数本の第一電極層分離溝、半導体層分離溝、および裏面電極層分離溝によってそれぞれ分割され、かつ、それら複数の光電変換セルが前記半導体層分離溝を介して互いに電気的に直列接続されてなる集積型薄膜太陽電池として機能する積層体であって、
前記絶縁透光性基板の前記一主面の周縁部には前記積層体が存在しない裸地部を備え、
前記絶縁性封止材は前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆するものであり、
前記裏面支持材は貫通孔を備え、
前記貫通孔は前記光電変換セルからの電気出力を外部に取り出すための電気出力配線を通過させるための貫通孔であり、
前記貫通孔は少なくとも前記電気出力配線と充填材とによって充填されており、
前記充填材は水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記充填材は、ポリイソブチレン系樹脂、ウレタン系イソブチレン樹脂、およびシリコーン系イソブチレン系樹脂からなる群から選択される１以上である、請求項１記載の薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記充填材は、ポリイソブチレン１００重量部に対して、吸湿性をもつ無機充填材が７５から１００重量部添加された材料である、請求項１記載の薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記無機充填材は、シリカゲル、アルミナ、ゼオライト及びタルクからなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、請求項３に記載の薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆する前記絶縁性封止材の、前記絶縁透光性基板の前記一主面の平面方向の周縁部には、
前記貫通孔を充填する充填材と同じ材質の材料が、
前記絶縁透光性基板の裸地部と、前記裏面支持材の周縁部と、それぞれに接するように配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記絶縁透光性基板がガラス板であり、かつ、前記裏面支持材がガラス板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の、薄膜型太陽電池モジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜型太陽電池モジュールの製造方法であって、前記裏面支持材に設けられた前記貫通孔を、前記電気出力配線と前記充填材とを配置し、ラミネート成型する工程を備えることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【図１０】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１２４４３５（Ｐ２０１１−１２４４３５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１８７３（Ｐ２００９−２８１８７３）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
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