JP3683700B2 - Solar cell device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池装置に関し、特に複数の太陽電池素子がリード線によって接続された太陽電池装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の太陽電池装置を図4(a)(b)に示す。図4(a)は断面図であり、図4(b)は平面図である。図4(a)(b)中、11はシリコン基板、15(15a)は表面電極、16(16a)は裏面電極、18はリード線である。シリコン基板11内にはN型領域12とP型領域13とが形成されている。N型領域12の表面には表面電極15(15a)が設けられ、P型領域13の表面には裏面電極16(16a)が設けられている。この表面電極15はリード線接続用のバスバー部15aと集電用のフィンガー部15bとから成る。また、裏面電極16もバスバー部16aとフィンガー部(不図示)とから成る。裏面電極16のバスバー部16aには、抵抗損失を小さくするために銅箔17がハンダ付されている。
【0003】
複数の太陽電池素子を接続するためのリード線18は平角状の銅箔などから成り、一方端が表面電極15(15a)上の略全長にわたって配設され、その複数箇所を表面電極15(15a)と接合することによって表面電極15のバスバー部15aに接続され、他方端が銅箔17を介して裏面電極16のバスバー部16aの端部にハンダ付けされて裏面電極16に接続される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の太陽電池装置では、太陽電池素子のセル面積の増大化に伴ない、発生電流が増加したり、また表面電極15のバスバー部15aが長くなり、そのために抵抗損失が増大して変換効率が低下するという問題があった。
【0005】
変換効率の低下を防止するためには、表面電極15部分のリード線18や裏面電極16部分の銅箔17の断面積を増加させればよいが、表面電極15部分のリード線18は、受光面積を減少させないようにするために、その厚みを厚くして断面積を増加させなければならない。
【0006】
ところが、リード線18が厚くなると、このリード線18をホットエアーやハンダ鏝で表面電極15に溶着する際に、このホットエアーやハンダ鏝の熱が表面電極15部分のハンダまで伝わりにくく、表面電極15とリード線18の溶着に時間がかかり、リード線18の熱膨張による伸びが大きくなるという問題があった。リード線18が伸びた状態で表面電極15に接合されると、リード線18が縮む際に、シリコン基板11に圧縮応力が印加されて、シリコン基板11に大きな反りが発生し、セル割れや電極剥がれなどを誘発し、製造歩留りが低下するという問題があった。
【0007】
本発明はこのような従来装置の問題点に鑑みてなされたものであり、セル面積の増大にともなって発生する抵抗損失の増大と、その対向策であるバスバー部の銅箔を厚くすることによって発生するセルの反り、セル割れ、或いは電極剥がれなどの問題を解消した太陽電池装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明では、半導体接合部を有する半導体基板の一主面側にバスバー部とフィンガー部とから成る表面電極を形成し、他の主面側に裏面電極を形成した複数の太陽電池素子を設け、この複数の太陽電池素子の表面電極と裏面電極とをリード線で接続した太陽電池装置において、
前記リード線は、複数の細線を縒った縒り線からなり、該縒り線の縒り方向は前記半導体基板と所定の縒り角を有するとともに、
前記リード線を前記表面電極のバスバー部に複数箇所で接合した。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、請求項1および請求項2に係る発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図1(a)は請求項1および請求項2に係る発明の一実施形態を示す断面図、図1(b)は平面図であり、1は半導体基板、5は表面電極、7は裏面電極、9はリード線である。
【0011】
半導体基板1は、厚み0.3mm程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどから成る。この半導体基板1内には、N型領域2とP型領域3があり、N型領域2とP型領域3との界面部分で半導体接合部4が形成される。このN型領域2はP型のシリコン基板1を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン(POCl3 )中で加熱することによって、シリコン基板1の全体の表面部にリン原子を拡散させ、その後に側面部と底面部の拡散層を除去することにより、厚み0.3〜0.4μm程度に形成する。なお、この半導体基板1は単結晶ガリウム砒素などで形成してもよい。
【0012】
N型領域2の表面部分には、表面電極5が形成されている。この表面電極5は、リード線9を接続するためのバスバー部5aとこのバスバー部5aと交差して分岐して形成された集電用のフィンガー部5bとから成る。バスバー部5aは基板1の略全域にわたって二本平行に形成されており、フィンガー部5bはバスバー部5bに交差して多数本が基板1の略全長にわたって形成されている。バスバー部5aは例えば2mm程度の幅に形成され、フィンガー部5bは例えば0.2mm程度の幅に形成される。このような表面電極5は、例えば銀粉末、ガラスフリット、結合剤、および溶剤などから成るペーストをスクリーン印刷して700〜800℃程度の温度で焼き付け、全体をハンダ層で被覆することにより形成される。
【0013】
基板1の表面側には、図示されていないが、例えば窒化シリコン膜などから成る反射防止膜が形成される。このような反射防止膜は例えばプラズマCVD法などで形成される。
【0014】
基板1の裏面側には裏面電極7が設けられている。この裏面電極7も、リード線9を接続するためのバスバー部7aとこのバスバー部7aと交差して分岐して多数本形成されるフィンガー部(不図示)とから成る。バスバー部7aは基板1の略全長にわたって二本平行に形成されており、フィンガー部はバスバー部7aに交差して多数本が基板1の略全域にわたって形成されている。バスバー部7aは例えば5mm程度の幅に形成され、フィンガー部は例えば0.5mm程度の幅に形成される。基板1の裏面側は、受光面積の減少を考慮しなくてもよいことから、表面電極5のバスバー部5aよりも幅広に形成でき、裏面電極7側での抵抗損失を低減できる。このような裏面電極7は、例えば銀粉末、ガラスフリット、結合剤、および溶剤などから成るペーストをスクリーン印刷して焼き付け、ハンダ層で被覆することにより形成される。なお、裏面電極7は、バスバー部7aとフィンガー部7bを交差して設ける場合に限らず、基板1の裏面側の全面に設けてもよい。
【0015】
この裏面電極7上には銅箔8が貼りつけられている。この銅箔8は、幅5mm程度、厚み0.1mm程度に形成される。このような銅箔8を裏面電極7のバスバー部7a上に例えば等間隔に5点で接合する。このように裏面電極7のバスバー部7aと銅箔8を複数箇所のみで接合すると、温度変化によって銅箔8の長さが変化しても、銅箔8が切断したり、基板1に反りを生じることがない。
【0016】
表面電極5のバスバー部5aと裏面電極7のバスバー部7aをリード線9で接続する。このリード線9は、図2(a)(b)に示すように、直径0.05〜0.1mm程度の銅の細線9aが90〜360本程度同心円状に最密充填され、捩じることで縒り線とされている。なお、図2(a)はリード線9の断面図であり、図2(b)はリード線9の側面図である。
【0017】
このリード線9における表面電極5のバスバー部5a側は、図3 に示すように、バスバー部5aの長さ方向における両端部の二点で接合される。このように、リード線9を縒り線で構成して、表面電極5のバスバー部5aにホットエアー10などで接合する場合、リード線9は縒りの方向xに、基板1とは所定の角度をもって延びたり縮んだりするので、基板1の幅方向yでの伸びや縮みは、従来の平角銅箔に比べてはるかに小さくなる。したがって、基板1が150mm角程度に大型化しても基板1の反りを極力小さくできる。
【0018】
【発明の効果】
以上のように、請求項1に係る発明によれば、複数の太陽電池素子の表面電極と裏面電極とを接続するリード線を縒り線で構成したことから、リード線を溶着するときの熱膨張による伸縮の影響が基板の幅方向において小さくなり、もってセルの反りが小さくなるとともに、銅箔を表面電極のバスバー部に複数箇所で接合することから、基板の反りをより効果的に小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1および請求項2に係る発明の太陽電池装置に用いられる太陽電池素子を示す図であり、(a)は断面図、(b)は平面図である。
【図2】請求項1および請求項2に係る発明の太陽電池装置に用いられるリード線を示す図であり、(a)は断面図、(b)は側面図である。
【図3】請求項1および請求項2に係る太陽電池装置におけるリード線の接続の接続方法を示す図である。
【図4】従来の太陽電池装置を示す図であり、(a)は断面図、(b)は平面図である。
【符号の説明】
1‥‥‥基板、5‥‥‥表面電極、6‥‥‥表面電極側の銅箔、7‥‥‥裏面電極、8‥‥‥裏面電極側の銅箔、9‥‥‥リード線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solar cell device, and more particularly to a solar cell device in which a plurality of solar cell elements are connected by lead wires.
[0002]
[Prior art]
A conventional solar cell device is shown in FIGS. 4A is a cross-sectional view, and FIG. 4B is a plan view. 4A and 4B, 11 is a silicon substrate, 15 (15a) is a front electrode, 16 (16a) is a back electrode, and 18 is a lead wire. An N-
[0003]
The
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this conventional solar cell device, as the cell area of the solar cell element increases, the generated current increases, and the
[0005]
In order to prevent a decrease in conversion efficiency, the cross-sectional area of the
[0006]
However, when the
[0007]
The present invention has been made in view of the problems of such a conventional device, and by increasing the resistance loss that occurs as the cell area increases, and by increasing the copper foil of the bus bar portion, which is the counter measure. It is an object of the present invention to provide a solar cell device that solves problems such as cell warpage, cell cracking, and electrode peeling.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention according to
The lead wire is composed of a twisted line with a plurality of fine wires, and the twisted direction of the twisted line has a predetermined twist angle with the semiconductor substrate,
The lead wire was joined to the bus bar portion of the surface electrode at a plurality of locations.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention according to
FIG. 1A is a cross-sectional view showing an embodiment of the invention according to
[0011]
The
[0012]
A surface electrode 5 is formed on the surface portion of the N-type region 2. The surface electrode 5 includes a
[0013]
Although not shown, an antireflection film made of, for example, a silicon nitride film is formed on the surface side of the
[0014]
A back electrode 7 is provided on the back side of the
[0015]
A copper foil 8 is attached on the back electrode 7. The copper foil 8 is formed with a width of about 5 mm and a thickness of about 0.1 mm. Such copper foil 8 is joined to the
[0016]
The
[0017]
As shown in FIG. 3, the
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the lead wire connecting the front surface electrode and the back surface electrode of the plurality of solar cell elements is formed by the twisted wire, thermal expansion when welding the lead wire is performed. The effect of expansion and contraction due to the substrate is reduced in the width direction of the substrate, so that the warpage of the cell is reduced and the copper foil is joined to the bus bar portion of the surface electrode at multiple locations, so that the warpage of the substrate is made more effective. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a solar cell element used in a solar cell device according to
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing lead wires used in the solar cell device according to the first and second aspects of the invention, wherein FIG. 2A is a cross-sectional view and FIG. 2B is a side view;
FIG. 3 is a diagram showing a connection method for connecting lead wires in the solar cell device according to
4A and 4B are diagrams showing a conventional solar cell device, where FIG. 4A is a cross-sectional view, and FIG. 4B is a plan view.
[Explanation of symbols]
1 ... Board, 5 ... Front electrode, 6 ... Copper foil on the front electrode side, 7 ... Back electrode, 8 ... Copper foil on the back electrode side, 9 ... Lead wire
Claims (1)
前記リード線は、複数の細線を縒った縒り線からなり、該縒り線の縒り方向は前記半導体基板と所定の縒り角を有するとともに、
前記リード線を前記表面電極のバスバー部に複数箇所で接合したことを特徴とする太陽電池装置。A plurality of solar cell elements having a surface electrode composed of a bus bar portion and a finger portion formed on one main surface side of a semiconductor substrate having a semiconductor junction and a back electrode formed on the other main surface side are provided. In the solar cell device in which the front electrode and the back electrode of the battery element are connected by lead wires,
The lead wire is composed of a twisted line with a plurality of fine wires, and the twisted direction of the twisted line has a predetermined twist angle with the semiconductor substrate,
The solar cell device, wherein the lead wire is joined to the bus bar portion of the surface electrode at a plurality of locations.
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