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MANUFACTURING METHOD OF LAMINATION SOLAR CELL, LAMINATION SOLAR CELL, AND MANUFACTURING APPARATUS OF LAMINATION SOLAR CELL

Patent code P140010230
File No. S2012-0538-N0
Posted date Jan 27, 2014
Application number P2013-045433
Publication number P2013-219338A
Patent number P6277460
Date of filing Mar 7, 2013
Date of publication of application Oct 24, 2013
Date of registration Jan 26, 2018
Priority data
  • P2012-059935 (Mar 16, 2012) JP
Inventor
  • (In Japanese)鮫島 俊之
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人東京農工大学
Title MANUFACTURING METHOD OF LAMINATION SOLAR CELL, LAMINATION SOLAR CELL, AND MANUFACTURING APPARATUS OF LAMINATION SOLAR CELL
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a lamination solar cell which reduces the damage failure of solar cells when the multiple solar cells are laminated to be bonded.
SOLUTION: A manufacturing method of a lamination solar cell according to this invention includes the steps of: placing a lamination body 40 in a pressure container 50; and bonding the lamination body 40 in the pressure container 50. The lamination body 40 includes: a first solar cell 20; a second solar cell 22; and an adhesive layer 30 formed between the first solar cell 20 and the second solar cell 22 and including conductive particles. In the process where the lamination body 40 is bonded in the pressure container 50, a high pressure gas G is introduced into the pressure container 50 and the laminated body 40 is pressurized by the high pressure gas G. The first solar cell 20 and the second solar cell 22 are electrically joined and bonded to each other through these pressurization steps.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、ソーラーセルは新エネルギー発電デバイスとして盛んに開発されている。このソーラーセルでは、太陽光-発電力変換の高効率化が重要な開発課題となっている。太陽光は、波長が200nmから2000nmに渡る、広範囲のスペクトルをもつ光であるため、ソーラーセルとしては、できるだけ多波長の光を利用することが高効率化につながる。しかし、ソーラーセルは、固有のバンドギャップ以上の光しか利用できず、1種類のソーラーセルで太陽光を全て電力に変えることは不可能であった。

一方、ソーラーセルの光電変換の高効率化を図るために、異なるバンドギャップを持つソーラーセルを、低バンドギャップから高バンドギャップの順に積み上げて構成した多接合型ソーラーセルが開発されている(例えば、特許文献1参照)。そして、成膜技術を駆使して多種類の材料及びpn接合を形成することで多接合型ソーラーセル(積層ソーラーセル)を構成する技術が開発されて、高効率発電の可能性が得られている。しかし、このような多接合型ソーラーセルでは、多種類の材料を順次成膜するには精密な膜質、膜厚制御が必要であり、製造するための時間及びコストがかかるという問題があった。

そこで、本発明者は、ソーラーセルの光電変換の高効率化を図るために、独立に作成した異種ソーラーセルを導電粒子を含む有機バインダーを用いて貼り合わせる接合方法を提案した(例えば、特許文献2及び非特許文献1)。この方法について、図10~図12を用いて簡単に説明する。

図10に示すように、複数の異種ソーラーセルとして、例えば、狭バンドギャップを有する第1のソーラーセル1と広バンドギャップを有する第2のソーラーセル2の2つを用意し、これらを光入射面である表面1a,2aが重なるように積層し、互いに向かい合う表面1a,2bの間に10μm以上で200μm以下の粒径を有する導電粒子3を含む接着剤5を介在させる。次いで、接着剤5を介して重ね合わせた第1及び第2のソーラーセル1及び2を、加圧手段により所要の圧力Fをかけ(必要に応じて加熱手段6により所要の温度に加熱し)て、有機バインダー4を硬化させ、第1及び第2のソーラーセル1及び2を電気的に接合し、かつ、接着する。

図11は、こうして接合された積層されたソーラーセル1及び2の状態を示す。

次に、図12に示すように、表面電極8となる導電膜と、裏面電極9となる導電膜を形成する。こうして得られた積層ソーラーセル11は、太陽光Lが照射されると、広バンドギャップを有する第2のソーラーセル2と、接着剤5を透過した太陽光によってさらに第1のソーラーセル1と、において光電変換するため、高効率化できる。

また、この方法によれば、コストが安く短時間に多量のソーラーセルを作成することが可能になる。この接合方法は面積1cm2サイズのソーラーセルにおいて高効率の光電変換特性を得ることが実証できているので、市場に流通するさらに大きいサイズのソーラーセル、例えば4インチ~6インチのソーラーセルにおいても、この接合方法を実用化する

ことが望まれている。

しかしながら、半導体ソーラーセルは、一般に150μm~200μmと非常に薄く、しかもSi,Ge,GaAsなどの非常に割れやすい材質が多く、ソーラーセルを重ね合わせて加圧する際に局所的に大きな荷重(偏荷重)がかかると、ソーラーセルが破損するという問題があった。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、複数のソーラーセルを積層して接合する積層ソーラーセルの製造方法及び複数のソーラーセルを積層して接合する積層ソーラーセルの製造装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
第1のソーラーセルと、第2のソーラーセルと、該第1のソーラーセルと該第2のソーラーセルの間に形成され、かつ、導電粒子を含む接着層と、を有する積層体の一方の表面の全体を支持する平坦な支持面を有する支持体を用意する工程と、
前記積層体を袋体内に配置し、該袋体内の気体の一部または全部を脱気する工程と、
前記積層体を圧力容器内に配置する工程と、
前記圧力容器内に高圧ガスを導入し、前記積層体を高圧ガスによって加圧することで前記第1のソーラーセルと前記第2のソーラーセルとを電気的に接合し、かつ、接着する工程と、
を有し、
前記脱気する工程は、前記積層体の前記表面を前記支持体の前記支持面で支持した状態で前記袋体内に配置し、前記袋体内の気体の一部または全部を脱気する工程であり、
前記積層体を前記圧力容器内に配置する工程は、前記袋体内が減圧状態を維持したまま前記積層体を前記圧力容器内に配置し、
前記支持体を用意する工程は、前記支持体を第1の袋体内に配置する第1の工程と、前記第1の袋体内の気体の一部または全部を脱気する第2の工程と、を有し、
前記脱気する工程は、前記支持体の前記支持面が前記第1の袋体を介して前記積層体を支持した状態で行ない、
前記電気的に接合し、かつ、接着する工程の後に、前記第1の袋体を開封して前記第1の袋体内に空気を導入する工程を含むことを特徴とする、積層ソーラーセルの製造方法。

【請求項2】
 
請求項1において、
前記圧力容器内に導入された高圧ガスは、0.15MPa~0.9MPaであることを特徴とする、積層ソーラーセルの製造方法。

【請求項3】
 
第1のソーラーセルと、第2のソーラーセルと、該第1のソーラーセルと該第2のソーラーセルの間に形成され、かつ、導電粒子を含む接着層と、を有する積層体の一方の表面の全体を支持する平坦な支持面を有する支持体を用意する工程と、
前記積層体を袋体内に配置し、該袋体内の気体の一部または全部を脱気する工程と、
を有し、
前記袋体内の内圧と前記袋体外の大気圧との差圧によって前記積層体を加圧することによって、前記第1のソーラーセルと前記第2のソーラーセルとを電気的に接合し、かつ、接着し、
前記脱気する工程は、前記積層体の前記表面を前記支持体の前記支持面で支持した状態で前記袋体内に配置し、前記袋体内の気体の一部または全部を脱気する工程であり、
前記支持体を用意する工程は、前記支持体を第1の袋体内に配置する第1の工程と、前記第1の袋体内の気体の一部または全部を脱気する第2の工程と、を有し、
前記脱気する工程は、前記支持体の前記支持面が前記第1の袋体を介して前記積層体を支持した状態で行ない、
前記脱気する工程の後に、前記第1の袋体を開封して前記第1の袋体内に空気を導入する工程を含むことを特徴とする、積層ソーラーセルの製造方法。

【請求項4】
 
請求項3において、
脱気された前記袋体内の内圧は、0.08MPa以下であることを特徴とする、積層ソーラーセルの製造方法。

【請求項5】
 
第1のソーラーセルと、第2のソーラーセルと、該第1のソーラーセルと該第2のソーラーセルの間に形成され、かつ、導電粒子を含む接着層と、を有する積層体を内部に収容する袋体と、
前記積層体の一方の表面の全体を支持する平坦な支持面を有する支持体と、
前記袋体内の気体の一部または全部を脱気する真空ポンプと、
前記支持体を収容し、内部の気体の一部または全部を脱気する第1の袋体と、
を有し、
前記袋体は、前記積層体の前記表面を前記支持体の前記支持面で支持した状態で前記積層体及び前記支持体を内部に収容し、
前記真空ポンプが前記袋体内を脱気することによって、前記袋体内の内圧と前記袋体外の大気圧との差圧によって前記積層体を加圧し、前記第1のソーラーセルと前記第2のソーラーセルとを電気的に接合し、かつ、接着するものであって、
前記袋体は、前記支持体の前記支持面で前記第1の袋体を介して前記積層体を支持した状態で収容し、
前記第1の袋体は、前記第1のソーラーセルと前記第2のソーラーセルとを接着した後に開封して前記第1の袋体内に空気を導入することで前記第1の袋体と前記積層体とを分離可能であることを特徴とする、積層ソーラーセルの製造装置。

【請求項6】
 
請求項5において、
脱気された前記袋体内の内圧は、0.08MPa以下であることを特徴とする、積層ソーラーセルの製造装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013045433thum.jpg
State of application right Registered
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