CN102687279B - 太阳能电池单元 - Google Patents
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Abstract
在太阳能电池单元（101）中，沿着背面标记线（8），在直线上隔开规定的间隔而点状地形成了多个银电极（7）。银电极（7）的间距在硅基板（1）的中央部大，在硅基板（1）的端部小。通过在应力大的硅基板（1）的端部配置大量的银电极（7），使端部的刚性提高来减少翘曲，从而抑制单元破裂。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备与电极接合而取出电输出（electricaloutput）的引线、并能够降低接合了该引线之后的单元破裂的太阳能电池单元。
背景技术
以取出电输出为目的，对太阳能电池单元接合了由扁铜线（rectangular copper wire）构成的引线。该引线在从刚刚接合之后的高温状态冷却到常温时进行收缩。该引线的收缩使基板发生翘曲或发生局部性的变形，从而成为太阳能电池单元破裂的原因。
在构成太阳能电池单元的半导体基板的受光面（主面），以接合引线为目的，形成有直线状地延伸的引导接合电极。另一方面，在基板的背面，同样地以接合引线为目的，隔开规定的间隔而点状（跳焊）地形成了引导接合电极。并且，基板的背面的点状的引导接合电极以外的部分全部为铝电极。
也可以以沿着引线的方式从半导体基板的端部至端部为止连续地设置引导接合电极。但是，铝电极与引导接合电极的边界部的强度低，所以当裂缝波及到引导接合电极的某一位置时，裂缝会沿着该边界而波及到半导体基板的全长。
为了避免这个问题，以往如上所述，隔开规定的间隔而点状（跳焊）地形成了引导接合电极。由此，即使在边界部的某处产生了裂缝，裂缝也不会波及到相邻的引导接合电极（例如，参照专利文献1）。
专利文献1：国际公开第WO2009/019929号说明书
发明内容
一般在对半导体基板锡焊接合了由扁铜线构成的引线的情况下，由于引线与半导体基板的线膨胀系数的差异，在冷却时应力会起作用，具体而言，引线（铜）的收缩率（Shrinkage factor）大于半导体基板，所以引线的应力起作用以使形成于太阳能电池单元表面的引导接合电极的间隔缩短。对受光面连接受光面引线，并对背面连接背面引线，使两个引线的应力都起作用以使基板表面缩小，但是，来自背面引线的应力对半导体基板发挥更大的作用，所以半导体基板发生翘曲以使背面侧变凹。
在将收缩率不同的薄板进行粘贴的结构中，当一方的薄板收缩时会向一侧翘曲。该翘曲从中央部至端部为止逐渐累加（例如，像加热了的乌贼的小片）并在平板的端部弯曲最大。这样，通过发明人等的仿真以及实验也可知翘曲在半导体基板的端部最大。于是，由于该半导体基板端部的翘曲成为单元破裂的原因，所以期望改善。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于得到一种太阳能电池单元，能够减少在半导体基板的端部发生的过大变形，削减破裂的发生。
为了解决上述问题并达到目的，本发明的太阳能电池单元在接收太阳光而产生电力的半导体基板的受光面侧具有受光面引导接合电极，在半导体基板的背面侧具有背面引导接合电极，对受光面引导接合电极以及背面引导接合电极分别连接受光面引线以及背面引线而取出所产生的电力，所述太阳能电池单元的特征在于，背面引线在半导体基板的背面侧在直线上延伸，背面引导接合电极沿着背面引线，在直线上隔开规定的间隔而点状地形成了多个，背面引导接合电极的间距在半导体基板的中央部大，并在半导体基板的端部小。
根据本发明的太阳能电池单元，在半导体基板的端部，背面引导接合电极的配置变密，基板的刚性变大，所以半导体基板的端部的翘曲减少。由此，抑制了半导体基板的破裂。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的太阳能电池单元的从背面侧观察的图。
图2是本发明的实施方式1的太阳能电池单元的从受光面侧观察的图。
图3是示出多个太阳能电池单元通过受光面引线以及背面引线依次连接的样子的立体图。
图4是示出由通过受光面引线以及背面引线依次连接的太阳能电池单元构成的太阳能电池阵列被密封到太阳能电池组件内的样子的立体图。
图5是图4的太阳能电池组件分解立体图。
图6是为了比较而示出的以往的太阳能电池单元的从背面侧观察的图。
图7是本发明的实施方式2的太阳能电池单元的从背面侧观察的图。
图8是本发明的实施方式3的太阳能电池单元的从背面侧观察的图。
图9是本发明的实施方式4的太阳能电池单元的从背面侧观察的图。
图10是示出本发明的实施方式4的银电极（silver electrode）的间距（pitch）的变化的曲线的图。
（符号说明）
1：硅基板（半导体基板）；2：栅电极；3：母线电极（受光面引导接合电极）；5：受光面标记线（受光面引线）；5a：延长部；7、27、37、47：银电极（背面引导接合电极）；8：背面标记线（背面引线）；11：透光性基板；12：受光面侧密封构件；13：太阳能电池单元；15：背面侧密封构件；16：后板（back sheet）；50：太阳能电池组件。
具体实施方式
以下，根据附图，详细说明本发明的太阳能电池单元的实施方式。另外，在以下的实施方式中，作为一个例子，将半导体基板设为硅基板、将受光面引导接合电极设为母线电极、将引线设为标记线（tabline）、将背面引导接合电极设为银电极而进行说明。本发明不限于本实施方式。
实施方式1.
图1是本发明的实施方式1的太阳能电池单元的从背面侧观察的图。图2是本发明的实施方式1的太阳能电池单元的从受光面侧观察的图。图3是示出多个太阳能电池单元通过受光面引线以及背面引线依次连接的样子的立体图。图4是示出由通过受光面引线以及背面引线依次连接的太阳能电池单元构成的太阳能电池阵列被密封到太阳能电池组件内的样子的立体图。图5是图4的太阳能电池组件分解立体图。另外，在图3至图5中，为了良好地示出背面引导接合电极与背面引线的关系，设为使硅基板的背面朝上的立体图。
在本实施方式的太阳能电池单元中，具有1个边的长度是140mm至160mm的矩形平板状的硅基板（半导体基板）1。在硅基板1的背面侧，分别隔开规定的间隔，2列地设置了多个点状的银电极（背面引导接合电极）7。如图1所示，在与后述的母线电极3相对的直线上，隔开一定的间隔，跳焊状地设置了排列为2列的银电极7。在该银电极7的上表面，沿着列的大致全长而接合了背面标记线（背面引线）8。背面标记线8的宽度小于银电极7的宽度。另外，本实施方式的特征在于该跳焊状地设置的银电极7的间距，在后面详细叙述。背面标记线8是作为太阳能电池用引线而通常使用的实施了镀锡的扁铜线。
如图2所示，在硅基板1的受光面侧，在尽可能确保受光面积的同时，沿着硅基板1的大致整个宽度，大致平行地配置了从单元的整个面进行集电的多个细的栅电极2。并且，沿着硅基板1的大致全长，与该栅电极2大致正交地在直线上设置了2个母线电极（受光面引导接合电极）3。而且，沿着母线电极3的上表面的大致全长，接合了受光面标记线（受光面引线）5。受光面侧标记线5的宽度等于或者稍小于母线电极3。为了将硅基板1彼此串联连接，该受光面标记线5具有比单元面向外侧突出的延长部5a。受光面标记线5是作为太阳能电池用引线而通常使用的实施了镀锡的扁铜线。另外，在本实施方式中，受光面标记线5和背面标记线8是在硅基板1的背面侧连接的不同部件，但也可以是连续的1条标记线（引线）。
如图3所示，在排列设置的多个硅基板1中，使从受光面侧向相邻的硅基板1的背面侧潜入的受光面标记线5的延长部5a在硅基板1的背面侧与相邻的硅基板1的背面标记线8依次电连接而串联地连接。这样，连接规定数的硅基板1而制作太阳能电池阵列17（图5）。
如图4以及图5所示，构成太阳能电池组件50的主要部分的层叠体是从受光面侧起依次层叠由玻璃等透明构件构成的透光性基板11、由透明树脂构成的受光面侧密封构件（第1树脂层）12、对棋盘格状地排列的多个硅基板1以及将这些多个硅基板1串联地连接的引线5、8进行布线得到的太阳能电池阵列17、由透明树脂构成的背面侧密封构件（第2树脂层）15、以及耐气候性优良的后板16而构成的。另外，受光面侧密封构件12和背面侧密封构件15通过热处理而成为一体，对太阳能电池阵列17进行树脂密封而形成树脂密封层。用未图示的框架来覆盖这种结构的层叠体的外周缘部的整个一周而制作太阳能电池组件50。
回到图1，如上所述，在硅基板1的背面，沿着背面标记线8，在直线上隔开规定的间隔，点状地形成了8个银电极7。设置于端部的银电极7形成为中心位置从硅基板1的端离开4mm以上。并且，作为本实施方式的特征，银电极7的间距在硅基板1的中央部大，在硅基板1的端部小。即，在硅基板1的图1中由虚线包围的部分，银电极7的配置变密。在硅基板1中，存在银电极7的部分的刚性高于不存在银电极7的部分。因此，对于相同的应力，硅基板1的翘曲变小。
另外，关于银电极7的间距，在将硅基板1的中央部的间距设为A、将硅基板1的端部的间距设为B、将硅基板1的中央部与端部之 间的中间部的间距设为C时，A=C>B，而且A∶B=2∶1。
图6是为了比较而示出的以往的太阳能电池单元的从背面侧观察的图。如图6所示，以往的太阳能电池单元的银电极57的间距是等间隔。因此，由于硅基板1与背面标记线8的线膨胀系数的差异，硅基板1发生翘曲，该翘曲还成为硅基板1的单元破裂的原因。
在本实施方式的太阳能电池单元中，在接收太阳光而产生电力的硅基板1的受光面侧具有母线电极3，在硅基板1的背面侧具有银电极7，对母线电极3以及银电极7分别连接受光面标记线5以及背面标记线8而取出所产生的电力，背面标记线8在硅基板1的背面侧在直线上延伸，沿着背面标记线8在直线上隔开规定的间隔而点状地形成了多个银电极7，银电极7的间距在硅基板1的中央部大，在硅基板1的端部小。因此，在硅基板1的端部，银电极7的配置变密，基板的刚性变大，所以使硅基板1的端部的翘曲减少。由此，抑制了硅基板1的单元破裂。
另外，关于银电极7的间距，在将硅基板1的中央部的间距设为A、将硅基板1的端部的间距设为B、将硅基板1的中央部与端部之间的中间部的间距设为C时，A=C>B，而且A∶B=2∶1。因此，能够容易地配置银电极7，并且制作也容易。
另外，关于本实施方式的银电极7的间距，在将硅基板1的中央部的间距设为A、将硅基板1的端部的间距设为B、将硅基板1的中央部与端部之间的中间部的间距设为C时，A=C>B，但即使是A≥C>B，也能够得到同样的效果。
[实施例]
发明人等通过仿真以及实验确认了本实施方式的效果。使用厚度为160μm~200μm的硅基板，观察了在设为图6所示那样的以往的银电极的配置的结构和设为本实施方式的银电极的配置的结构中在硅基板的端部发生的翘曲的大小。
如以下那样，在将以往的翘曲的大小设为100%时，在厚度为180μm和200μm的结构中大致相同，是96%和95%，抑制翘曲的效 果并不那么大。另一方面，在厚度为160μm的结构中，翘曲的大小大幅减少至86%。
变形量（将以往的变形量设为100%）
厚度160μm：86%
厚度180μm：96%
厚度200μm：95%
根据这个结果，可知本实施方式具有在200μm以下的厚度的硅基板中抑制翘曲的效果，特别是在厚度为160μm以下的结构中更有效。
另外，在本实施方式中，在直线上隔开规定的间隔而点状地形成了8个银电极7，但不限于8个，只要点状地形成了4个以上的银电极7，就能够应用本实施方式的结构。
另外，在本实施方式中，受光面标记线5以及背面标记线8是2条，但在受光面标记线5以及背面标记线8是3条以上的情况下也能够应用本实施方式的结构。
实施方式2.
图7是本发明的实施方式2的太阳能电池单元的从背面侧观察的图。在本实施方式中，针对1列，设置有7个银电极27。关于银电极27，与实施方式1同样地，沿着背面标记线8，在直线上隔开规定的间隔而点状地形成了多个，银电极27的间距在硅基板1的中央部大，在硅基板1的端部小。因此，在硅基板1的端部，银电极27的配置变密，基板的刚性变大，所以使硅基板1的端部的翘曲减少。由此，抑制了硅基板1的单元破裂。另外，与图6的以往的太阳能电池单元的银电极57相比可知，银电极的数量没有增加。因此，与以往相比，成本不会提高。
实施方式3.
图8是本发明的实施方式3的太阳能电池单元的从背面侧观察的图。在本实施方式中，在硅基板1的端部，针对2个间距，连续地设置了小间距的银电极37。通过设为这样的结构，在硅基板1的端部， 银电极37的配置进一步变密，基板的刚性进一步变大，所以硅基板1的端部的翘曲进一步减少。
实施方式4.
图9是本发明的实施方式4的太阳能电池单元的从背面侧观察的图。图10是示出本实施方式的银电极的间距的变化的曲线的图。在图10中，纵轴表示间距的大小，横轴表示沿着背面标记线的中心至端部的距离。如图9以及图10所示，本实施方式的银电极47的间距在硅基板1的中央部最大，并朝向端部而逐渐变小，在硅基板1的端部成为最小。
由于硅基板1与背面标记线8的线膨胀系数的差异而发生的硅基板1的翘曲在中央部最小并在端部最大，因此，关于银电极47的配置，如上所述，使硅基板1的中央部的刚性相对小，另一方面，使硅基板1的端部的刚性相对大，从而能够有效地抑制在硅基板1中发生的翘曲。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的太阳能电池单元适用于在受光面具有受光面引导接合电极、并在背面具有背面引导接合电极的太阳能电池单元，特别是最适用于隔开规定的间隔而点状地形成背面引导接合电极而成的太阳能电池单元。
Claims (7)
1.一种太阳能电池单元，在接收太阳光而产生电力的半导体基板的受光面侧具有受光面引导接合电极，在所述半导体基板的背面侧具有背面引导接合电极，对所述受光面引导接合电极以及所述背面引导接合电极分别连接受光面引线以及背面引线而取出所产生的电力，所述太阳能电池单元的特征在于，
所述背面引线在所述半导体基板的背面侧在直线上延伸，
所述背面引导接合电极沿着所述背面引线，在直线上隔开规定的间隔而点状地形成了多个，所述背面引导接合电极的间距在所述半导体基板的中央部大，并在所述半导体基板的端部小，
关于所述背面引导接合电极的间距，在将所述半导体基板的中央部的间距设为A、将所述半导体基板的端部的间距设为B、将所述半导体基板的中央部与端部之间的中间部的间距设为C时，成为A≥C＞B。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池单元，其特征在于，
关于所述背面引导接合电极的间距，是A＝C、且A∶B＝2∶1。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池单元，其特征在于，
所述半导体基板的厚度是200μm以下。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池单元，其特征在于，
所述半导体基板的厚度是160μm以下。
5.一种太阳能电池单元，在接收太阳光而产生电力的半导体基板的受光面侧具有受光面引导接合电极，在所述半导体基板的背面侧具有背面引导接合电极，对所述受光面引导接合电极以及所述背面引导接合电极分别连接受光面引线以及背面引线而取出所产生的电力，所述太阳能电池单元的特征在于，
所述背面引线在所述半导体基板的背面侧在直线上延伸，
所述背面引导接合电极沿着所述背面引线，在直线上隔开规定的间隔而点状地形成了多个，所述背面引导接合电极的间距在所述半导体基板的中央部大，并在所述半导体基板的端部小，
所述背面引导接合电极的间距在所述半导体基板的中央部最大，并朝向端部而逐渐变小，在所述半导体基板的端部最小。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池单元，其特征在于，
所述半导体基板的厚度是200μm以下。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池单元，其特征在于，
所述半导体基板的厚度是160μm以下。
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