公开/公告号CN101278407A
专利类型发明专利
公开/公告日2008-10-01
原文格式PDF
申请/专利权人 昭和砚壳石油株式会社;
申请/专利号CN200680036008.7
发明设计人 栉屋胜巳;
申请日2006-09-29
分类号H01L31/04(20060101);
代理机构北京林达刘知识产权代理事务所;
代理人刘新宇;张会华
地址 日本东京都
入库时间 2023-12-17 20:49:36
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-09-18
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):H01L31/04 授权公告日:20101117 终止日期:20170929 申请日:20060929
专利权的终止
2015-03-25
专利权的转移 IPC(主分类):H01L31/04 变更前: 变更后: 登记生效日:20150225 申请日:20060929
专利申请权、专利权的转移
2010-11-17
授权
授权
2008-11-26
实质审查的生效
实质审查的生效
2008-10-01
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种CIS系薄膜太阳电池组件的结构及其制造方法，特别涉及一种在浮法玻璃基板的不含有Sn的空气面一侧制作太阳电池器件膜的CIS系薄膜太阳电池组件的结构及其制造方法。
背景技术
在CIS系薄膜太阳电池组件中，由于大面积化、制造成本上的关系，其CIS系薄膜太阳电池器件在由浮法制造的浮法青板玻璃基板上制膜而成。如图6所示，上述浮法青板玻璃基板是通过使熔融了的玻璃浮在熔融了的锡上并使其为规定厚度的浮法来制造的，因此，该浮法青板玻璃具有玻璃基板的浮面含有Sn、空气面不含有Sn这样的性质。并且，认为无论在浮法青板玻璃基板的浮面或空气面的哪一面上制作CIS系薄膜太阳电池器件膜，太阳电池特性等都没有显著差异。
如图2所示，本申请人发现：在浮法青板玻璃基板的不含有Sn的空气面一侧制作CIS系薄膜太阳电池器件膜时的转换效率，比在浮法青板玻璃基板的含有Sn的浮面一侧制作CIS系薄膜太阳电池器件膜时的转换效率高。
另外，在等离子显示用玻璃基板中，作为浮面的判断方法，公知有通过紫外线照射来检测由存在于浮面上的Sn发出的可见光的方法(例如，参照专利文献1)。使用浮法玻璃作为等离子显示用的玻璃基板，等离子显示装置的显示电极、数据电极使用Ag材料。其结果，在玻璃基板的浮面上涂覆了作为显示电极、数据电极的Ag材料的情况下，由于存在于浮法玻璃的浮面上的Sn和Ag材料的Ag离子之间发生氧化还原反应而生成Ag-Sn胶体，玻璃基板变为黄色，较大地损坏了显示图像的品质。为了防止这些，要求避免在浮法玻璃的浮面一侧形成电极。因此，上述专利文献1中所记载的判断浮法玻璃基板的浮面的方法为：由于其浮面含有Sn，因此，对浮法玻璃基板照射紫外线，若检测的由存在于浮面上的Sn发出的荧光为可见光，则判断该面为浮面。
在本发明的CIS系薄膜太阳电池器件的制造方法中，使用浮法青板玻璃作为基板，若在含有Sn的浮面一侧制作CIS系薄膜太阳电池器件膜，则Sn会在其光吸收层中扩散，形成不适当的缺陷黄铜矿结构，从而存在不能得到高效率的CIS系薄膜太阳电池器件这样的问题，因此，进行对其浮面与空气面的识别处理。另外，使用上述公知的等离子显示用玻璃基板的浮面判断方法来作为CIS系薄膜太阳电池器件的玻璃基板的浮面与空气面的识别处理。但是，在CIS系薄膜太阳电池器件的制造方法中，在上述玻璃基板的浮面与空气面的识别处理之后，实施玻璃基板的清洗处理，制作CIS系薄膜太阳电池器件膜，因此，即使进行上述玻璃基板的浮面与空气面的识别处理，在玻璃面未与某一方向统一的情况下，需要使玻璃面统一到某一方向。并且，玻璃面可能会由于其后的处理或保管等而发生翻转，因此在上述识别处理时，不能说明确地识别了浮面和空气面。因此，将上述玻璃基板的浮面与空气面的识别结果以可识别的形式迅速且可靠地残留在玻璃基板上是不可缺少的。
专利文献1：日本特开2004-51436号公报
发明内容
本发明解决了上述问题点，其目的在于迅速且可靠地识别浮法青板玻璃的不含Sn的空气面，对含Sn的浮面施加含Sn识别标记，使浮法青板玻璃的不含Sn的空气面统一为朝上下左右中的任一个方向，在空气面上形成CIS系薄膜太阳电池器件，从而提高CIS系薄膜太阳电池器件的转换效率及成品率，降低制造成本。
(1)本发明是一种CIS系薄膜太阳电池组件，作为浮法玻璃的青板玻璃的表面由不含Sn的空气面和含Sn的浮面构成，在上述青板玻璃的上述空气面上形成CIS(CuInSe2系)系薄膜太阳电池器件。
(2)本发明是一种CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，作为浮法玻璃的青板玻璃的表面由不含Sn的空气面和含Sn的浮面构成，在上述青板玻璃的上述空气面上制作CIS(CuInSe2系)系薄膜太阳电池器件膜。
(3)本发明是一种上述(2)所述的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，通过用于识别上述青板玻璃的表面是否含有Sn的玻璃表面识别部件来识别不含有Sn的青板玻璃的空气面，在上述空气面上制作上述CIS系薄膜太阳电池器件膜。
(4)本发明是一种上述(3)所述的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，通过上述玻璃表面识别部件来识别含有Sn的青板玻璃的浮面，利用含Sn标记施加部件迅速且正确地对上述浮面施加表示含有Sn的含Sn标记(或对不含有Sn的青板玻璃的空气面施加表示不含有Sn的标记)，在上述不含有Sn的青板玻璃的空气面上制作上述CIS系薄膜太阳电池器件膜。
(5)本发明是一种上述(3)或(4)所述的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，上述玻璃表面识别部件对青板玻璃的两表面照射如下波长的紫外线，该波长是会由于Sn的存在而发出荧光且不会透过(被吸收)玻璃的波长、即200～300nm、优选是250～300nm左右的波长，在通过照射上述紫外线而产生荧光(由于Sn而产生的荧光量较多(规定值以上))时，识别为不形成上述CIS系薄膜太阳电池器件的面，在通过照射上述紫外线却不产生荧光(由于Sn而产生的荧光量较少(规定值以下))时，识别为制作上述CIS系薄膜太阳电池器件膜的面。
(6)本发明是一种上述(3)或(4)所述的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，上述含Sn标记是通过可经得住后工序的物理处理或化学处理且可利用机械或目视识别的墨水或涂料、或激光、玻璃划线针(金刚石)、喷砂等在玻璃表面作标记、伤痕等记号、而施加于青板玻璃表面外周部的规定部位的。
(7)本发明是一种上述(3)、(4)或(5)所述的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，将青板玻璃为裁断为规定尺寸的规定张数的、制作CIS系薄膜太阳电池器件膜的制膜面(以下，称作制膜面)朝上、下、左、右中任一个方向(例如，朝上)地层叠，其中，作为原则，将不含有Sn的空气面作为制膜面，将上述层叠的青板玻璃依次逐张搬送到上述玻璃表面识别部件，通过上述玻璃表面识别部件来识别含有Sn的青板玻璃的浮面，上述玻璃表面识别部件识别出青板玻璃的不制作CIS系薄膜太阳电池器件膜的非制膜面(以下，称作非制膜面。该非制膜面例如为青板玻璃的下表面)为上述浮面时，将上述青板玻璃搬送到下一个工序(CIS系薄膜太阳电池器件制膜工序)，上述玻璃表面识别部件识别出青板玻璃的制膜面(例如，上表面)为上述浮面时，将其青板玻璃(朝上下或左右)翻转180°后搬送到下一个工序或从搬送路线中搬出。
(8)本发明是一种上述(3)、(4)、(5)或(6)所述的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，将青板玻璃为裁断为规定尺寸的规定张数的、制作CIS系薄膜太阳电池器件膜的制膜面(以下，称作制膜面)朝上、下、左、右中的任一个方向(例如，朝上)地层叠，其中，作为原则，将不含有Sn的空气面作为制膜面，将上述层叠的青板玻璃依次逐张搬送到上述玻璃表面识别部件，上述玻璃表面识别部件识别出青板玻璃的不制作CIS系薄膜太阳电池器件膜的非制膜面(以下，称作非制膜面，该非制膜面例如为下表面)为上述浮面时，通过上述含Sn标记施加部件对青板玻璃的非制膜面(例如，下表面)施加含Sn标记(或对不含有Sn的青板玻璃表面施加表示不含有Sn的标记)，上述玻璃表面识别部件识别出青板玻璃的制膜面(例如，上表面)为上述浮面时，通过上述含Sn标记施加部件对青板玻璃的制膜面(例如，上表面)施加含Sn标记(或对不含有Sn的青板玻璃表面施加表示不含有Sn的标记)，在上述含Sn标记被施加到青板玻璃的非制膜面(例如，下表面)的情况下，将上述青板玻璃搬送到下一个工序(清洗工序及CIS系薄膜太阳电池器件制膜工序)，在上述含Sn标记被施加到青板玻璃的制膜面(例如，上表面)的情况下，将其青板玻璃(朝上下或左右)翻转180°后搬送到下一个工序或从搬送路线中搬出。
(9)本发明是一种上述(8)所述的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，将从上述搬送路线搬出的青板玻璃(朝上下或左右)翻转180°后进行层叠。
(10)本发明是一种上述(2)或(3)所述的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，上述CIS系薄膜太阳电池器件的制膜工序依次由碱性势垒层(alkali barrier layer)制膜处理工序、金属背面电极层制膜工序、第1图案形成工序、光吸收层制膜工序、高电阻缓冲层制膜工序、第2图案形成工序、窗层制膜工序、第3图案形成工序构成。
(11)本发明是一种上述(10)所述的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，在上述CIS系薄膜太阳电池器件的制膜工序中，在其工序的一部分中，在上述青板玻璃的空气面呈朝上方、朝下方、横向、倾斜规定角度的横向中任一个方向的状态下，在其空气面上进行制膜。
本发明可以迅速且可靠地识别浮法青板玻璃的不含有Sn的空气面，对含有Sn的浮面施加含Sn识别标记，使浮法青板玻璃的不含有Sn的空气面统一为朝上下左右中的任一个方向，通过在空气面上形成CIS系薄膜太阳电池器件来提高CIS系薄膜太阳电池组件的转换效率及成品率，且降低制造成本。
附图说明
图1是表示本发明的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法中的玻璃基板的表面、背面识别处理工序P1、含Sn标记施加工序P2、玻璃面翻转处理工序P3的图。
图2是在本发明的CIS系薄膜太阳电池器件中，形成于玻璃基板2A的不含Sn的空气面A上的电路X的转换效率X、和形成于玻璃基板2A的含Sn的浮面B上的电路Y的转换效率Y的比较分布图。
图3是本发明的CIS系薄膜太阳电池组件的制造工序图。
图4是本发明的CIS系薄膜太阳电池组件的结构图。
图5是CIS系薄膜太阳电池器件的结构图。
图6是表示用于CIS系薄膜太阳电池组件的玻璃基板的浮法玻璃的制造工序的图。
附图标记说明
1、CIS系薄膜太阳电池组件；2、CIS系薄膜太阳电池器件部；2A、玻璃基板；A、空气面；B、浮面；2B、碱性势垒层；2C、金属背面电极层；2D、光吸收层；2E、缓冲层；2F、窗层；3、EVA树脂；4、盖玻片；5、背板；6、带电缆连接箱；7、密封件；8、框架；P1、玻璃表面识别工序；P2、含Sn标记施加工序；P3、玻璃基板翻转工序；P4、玻璃清洗干燥工序；P5、CIS系薄膜太阳电池器件的制膜处理工序；P51、碱性势垒层制膜处理工序；P52、金属背面电极层制膜工序；P53、第1图案形成工序；P54、光吸收层制膜工序；P55、高电阻缓冲层制膜工序；P56、第2图案形成工序；P57、窗层制膜工序；P58、第3图案形成工序；X、形成于玻璃基板2A的不含Sn的空气面A上的电路的转换效率；Y、形成于玻璃基板2A的含Sn的浮面B上的电路的转换效率
具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式。
本发明涉及一种CIS系薄膜太阳电池器件2及其制造方法，特别是在浮法青板玻璃基板(以下，称作玻璃基板)2A的不含有Sn的面(空气面)A上形成(制膜)CIS系薄膜太阳电池器件2的CIS系薄膜太阳电池组件及其制造方法。如图4所示，CIS系薄膜太阳电池组件1为如下结构体：在玻璃基板2A上依次层叠有碱性势垒层、金属背面电极层2B、p型半导体的光吸收层2C、高电阻的缓冲层2D、由n型透明导电膜构成的窗层2E，在该层叠结构的CIS系薄膜太阳电池器件(参照图5)的上表面通过交联了的EVA树脂等塑料树脂3粘接有盖玻片4，在上述CIS系薄膜太阳电池器件的背面设置背板5及带电缆连接箱6，在该外周部借助密封件7安装有框架8。
上述CIS系薄膜太阳电池器件2具有将多元化合物半导体薄膜用作光吸收层的异质结薄膜太阳电池，特别是Cu-III-VI2族黄铜矿半导体、例如二硒化铜铟(CISe)、铜铟镓硒(CIGSe)、铜铟镓硫硒化合物(CIGSSe)、具有铜铟镓硫(CIGS)或薄膜的铜铟镓硫硒化合物(CIGSSe)层作为表面层的铜铟镓硒(CIGSe)那样的p型半导体的光吸收层和pn异质结。
上述CIS系薄膜太阳电池器件2使用通过浮法制造的青板玻璃作为其玻璃基板，如图6所示，上述浮法青板玻璃基板(以下，称作玻璃基板)2A，是通过使熔融了的玻璃浮在熔融了的Sn上并使其为规定厚度的浮法来制造的，因此，玻璃基板2A的两表面有不含Sn的空气面A和含Sn的浮面，若在上述浮面上形成CIS系薄膜太阳电池器件2，则在上述CIS系(CuInSe2系)薄膜太阳电池器件的光吸收层的制膜工序中的400～600℃的加热中，会有Sn扩散到上述光吸收层中，存在不形成期望的结晶系(结晶结构)、即黄铜矿结构，而是在高效率太阳电池制造中形成不适当的结晶结构、即缺陷黄铜矿结构或黄锡矿结构这样的问题，从而需要在玻璃基板2A的不含有Sn的空气面A的表面上形成上述CIS系薄膜太阳电池器件2。
在玻璃基板2A的不含Sn的空气面A上形成的将多个CIS系薄膜太阳电池器件2(通过连接图案)电连接起来的电路(以下称作电路)为电路X、在玻璃基板2A的含Sn的浮面B上形成的电路为电路Y、将电路X和电路Y各自240张的转换效率(特性X和特性Y)的测量结果比较分布图示于图2中。其结果证明：在玻璃基板2A的空气面上形成(制膜)CIS系薄膜太阳电池器件的电路X的转换效率(特性X)，与在玻璃基板2A的浮面上形成(制膜)CIS系薄膜太阳电池器件的电路Y的转换效率(特性Y)相比，分布张数多数存在于更高转换效率的部分，即电路X的转换效率比电路Y的转换效率高。因此，如图5所示，在本发明中，提供了一种在浮法青板玻璃基板2A的不含Sn的空气面A一侧形成(制膜)CIS系薄膜太阳电池器件2的CIS系薄膜太阳电池器件或其制造方法。
在玻璃基板2A上制作CIS系薄膜太阳电池器件膜2，首先，需要识别上述玻璃基板2A的表面上是否含有Sn。
本发明的CIS系薄膜太阳电池组件的制造方法，在玻璃清洗干燥工序P4之前设置玻璃表面识别工序P1，在上述空气面A上形成上述CIS系薄膜太阳电池器件2。上述玻璃表面识别工序P1，通过玻璃表面识别部件来识别玻璃基板2A的表面是否含有Sn，从而识别玻璃基板2A的空气面A、浮面B。
在通过上述玻璃表面识别工序P1来识别空气面A的玻璃表面识别处理之后，在含Sn标记施加工序P2中，由含Sn标记施加部P2通过在后工序中不会消除的具有耐久性的构件或方法，迅速且正确地在上述浮面B的一部分(外周部或四角)的易于识别部位施加表示含有Sn的含Sn标记。上述标记通过特殊涂料(例如，快干荧光涂料)的涂敷、特殊墨水(例如，荧光墨水)的标记印刷、印刷有上述标记的贴纸等的粘附、或激光、喷砂、划线针(金刚石)等，在玻璃表面施加标记、伤痕等记号。标记为文字、数字、条型码及其它标记。由于该含Sn标记即使在玻璃清洗处理之后也明确地存在，因此可以在以后的制膜工序中维持(确保)制膜处理的迅速性及正确性。
如图1所示，上述玻璃表面识别部件P1通过紫外线灯L对玻璃基板2A的两表面照射会由于Sn的存在而发出荧光且不会透过(被吸收)玻璃的波长、即200～300nm、优选250～300左右的波长，在通过上述紫外线的照射产生荧光(由于Sn产生的荧光量较多(规定值以上))时，判断为不形成上述CIS系薄膜太阳电池器件2的面，在通过上述紫外线的照射不产生荧光(由于Sn产生的荧光量较少(规定值以下))时，判断为形成上述CIS系薄膜太阳电池器件2的面。由受光元件C接收上述荧光，根据其输出量判断是否含有锡。
搬入到上述玻璃表面识别工序P1的玻璃基板2A是裁断为规定尺寸的规定张数的、制作CIS系薄膜太阳电池器件膜2的制膜面(以下，称作制膜面)朝上、下、左、右中任一个方向(在本实施例中朝上)地层叠，作为原则，将不含有Sn的面作为制膜面，将玻璃基板2A依次逐张搬送到上述玻璃基板表面识别部件P1，上述玻璃表面识别部件P1识别玻璃基板2A的上述制膜面(在本实施例中为上表面)是否为空气面A。上述玻璃表面识别部件P1识别出玻璃基板2A的制膜面(在本实施例中为上表面)为空气面A，用含Sn标记施加部P2对玻璃基板2A的、不制作CIS系薄膜太阳电池器件膜2的非制膜面(以下，称作非制膜面，在本实施例中为下表面)施加含Sn标记时，将上述玻璃基板2A搬送到下一个工序的翻转工序P3，不朝(上下或左右)翻转地直接搬送到下一个工序的玻璃清洗干燥工序P4。另外，上述玻璃表面识别部件P1识别出玻璃基板2A的非制膜面(在本实施例中为下表面)为空气面A，用含Sn标记施加部P2对玻璃基板2A的制膜面(在本实施例中为上表面)施加含Sn标记时，将上述玻璃基板2A搬送到下一个工序的玻璃基板翻转工序P3，(朝上下或左右、在本实施例中为上下)翻转180°，将制膜面(在本实施例中为上表面)作为空气面搬送到下一个工序的玻璃清洗干燥工序P4(情况1)。
另外，也有如下方法：在上述玻璃表面识别部件P1识别出玻璃基板2A的非制膜面(在本实施例中为下表面)为空气面A，用含Sn标记施加部P2对玻璃基板2A的制膜面(在本实施例中为上表面)施加含Sn标记的情况下，将该玻璃基板2A从搬送路线搬出，将搬出的玻璃基板2A(在本实施例中为上下)翻转180°使其统一到规定方向地进行层叠的方法(情况2)。其结果，可以使搬出并层叠了的玻璃基板2A的不含有Sn的表面统一到规定方向地进行层叠，可以将这些玻璃基板2A直接搬送到玻璃清洗干燥处理工序P4。
另外，在上述玻璃表面识别工序P1、含Sn标记施加工序P2、玻璃基板翻转工序P3、玻璃基板清洗干燥工序P4中，采用如下方法：在后工序的CIS系薄膜太阳电池器件的制膜处理P5中，在装置的配置及加工处理方面空气面为上表面时较佳，因此，使各玻璃基板2A统一为玻璃基板2A的空气面A为位于上表面(浮面B为下表面)的制膜面，但也有玻璃基板2A的层叠状态及制膜面有水平方向及垂直方向的情况，此时，也有使各玻璃基板2A统一为玻璃基板2A的空气面A为本实施例的除了上表面以外的、下表面、左表面、右表面的方法。作为制膜装置的设置位置，有玻璃基板2A的上、下、左、右中的任一个方向，其结果，制膜面为上表面、下表面、左表面、右表面中的任一面，非制膜面为与制膜面相反的下表面、上表面、右表面、左表面中的任一面。
在上述玻璃清洗干燥工序P4中被清洗干燥处理后的玻璃基板2A，连续或暂时保管后，对玻璃基板2A的空气面一侧实施CIS系薄膜太阳电池器件的制膜处理P5。
上述CIS系薄膜太阳电池组件的制膜处理工序P5的详细内容如以下所示。
如图3所示，CIS系薄膜太阳电池组件的制膜处理工序以如下顺序进行处理：碱性势垒层制膜处理工序、金属背面电极层制膜工序、第1图案形成工序、光吸收层制膜工序、高电阻缓冲层制膜工序、第2图案形成工序、窗层制膜工序、第3图案形成工序。在上述CIS系薄膜太阳电池器件的制膜处理工序之后，进一步依次实施精加工工序(电极部的设置)、汇流条焊接工序、第1输出测量工序、封装工序、第2输出测量工序、试验(耐压试验等)工序、包装工序等处理来制造CIS系薄膜太阳电池组件。
另外，在上述CIS系薄膜太阳电池器件的制膜工序P5中，也可以在其工序的一部分中，在将上述玻璃基板2A的空气面A或制膜面的方向设定为朝上方、朝下方、横向、倾斜规定角度的横向中的任一方向的状态，在其空气面A上进行制膜。关于上述空气面A或制膜面的方向，不限于本发明的CIS系薄膜太阳电池器件的制膜工序P5，也可以在其之前的工序、即玻璃表面识别工序P1、含Sn标记施加工序P2、玻璃基板翻转工序P3、玻璃基板清洗干燥工序P4中设定(采用)其方向。
机译： 使用Cu-Se两成分纳米粒子助熔剂制造包含Cu-Se薄膜的CI（G）S系薄膜的方法以及通过该方法制造的CI（G）S系薄膜
机译： 利用Cu-SE两成分纳米粒子通量制造包含Cu-SE薄膜的基于CI（G）S的薄膜的方法，以及由该方法制造的基于CI（G）S的薄膜的制造方法
机译： 利用Cu-SE两成分纳米粒子通量制造包含Cu-SE薄膜的基于CI（G）S的薄膜的方法，以及由该方法制造的基于CI（G）S的薄膜的制造方法
