CN103597609A - 太阳能电池模块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够降低因热应力导致的问题的太阳能电池模块及其制造方法。太阳能电池模块(1)具备太阳能电池(10)、配线部件(11)和粘接层(12)。配线部件(11)配置在太阳能电池(10)的表面上。粘接层(12)配置在配线部件(11)和太阳能电池(10)的表面之间。粘接层(12)包含树脂。粘接层(12)沿配线部件(11)的长度方向具有宽幅部(12a)和窄幅部(12b)。太阳能电池模块(1)至少在窄幅部(12b)的外侧具有配线部件(11)与太阳能电池(10)的表面不隔着粘接层(12)而相对的区域。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池模块及其制造方法。
背景技术
近年来，作为环境负荷小的能源，太阳能电池模块受到较大关注。太阳能电池模块具备通过配线部件电连接的多个太阳能电池。
当前，配线部件和太阳能电池的粘接主要利用软钎焊进行。但是，在利用软钎焊粘接配线部件和太阳能电池的情况下，在粘接工序中，太阳能电池容易变为高温。因此，因配线部件和太阳能电池的热膨胀率的不同而对太阳能电池施加有热应力，容易产生太阳能电池的弯曲、破裂或产生龟裂等的缺陷。因此，近年来，例如在下述的专利文献1等中，提出了使用在比软钎焊低的温度下能够粘接的树脂粘接剂来粘接配线部件和太阳能电池的方法。根据该方法，与使用软钎焊的情况相比，能够抑制太阳能电池的弯曲、破裂的产生或龟裂等的缺陷的产生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010一21595号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，为了有效利用资源，近年来，对进一步使太阳能电池的厚度变薄的方案进行了研究。因此，要求进一步减少因施加于太阳能电池的热应力导致的弯曲、破裂的产生或龟裂等的缺陷的产生等的问题。
本发明是基于上述的情况而完成的，其目的在于提供能够减少因热应力导致的问题的太阳能电池模块及其制造方法。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的太阳能电池模块包括太阳能电池、配线部件和粘接层。配线部件配置在太阳能电池的表面上。粘接层配置在配线部件与太阳能电池的表面之间。粘接层包含树脂。粘接层沿配线部件的长度方向具有宽幅部和窄幅部。本发明的太阳能电池模块至少在窄幅部的外侧具有配线部件和太阳能电池的表面不隔着粘接层而相对的区域。
本发明的太阳能电池模块的制造方法，是具有将配线部件连接到太阳能电池的表面的工序的太阳能电池模块的制造方法。将配线部件连接到太阳能电池的表面的工序包括：将膏状的树脂粘接剂以使得沿一个方向具有宽幅部和窄幅部的方式涂敷在太阳能电池的表面的工序；将以一个方向为长度方向的配线部件以跨宽幅部上和窄幅部上的方式配置的工序；和将配线部件相对于太阳能电池侧进行按压，通过加热使树脂粘接件固化而将配线部件粘接至太阳能电池的表面的工序。以使得窄幅部的宽度比配线部件的宽度窄的方式，涂敷树脂粘接剂以。
发明效果
根据本发明，能够提供能降低因热应力导致的问题的太阳能电池模块及其制造方法。
附图说明
图1是第一实施方式的太阳能电池模块的概略截面图。
图2是第一实施方式的太阳能电池串的概略平面图。
图3是第一实施方式的太阳能电池串的概略背面图。
图4是图2的IV部分的放大概略平面图。
图5是图3的V部分的放大概略平面图。
图6是将第二实施方式的太阳能电池的一个主面的一部分放大的概略平面图。
图7是将第三实施方式的太阳能电池的一个主面的一部分放大的概略平面图。
具体实施方式
以下，对实施本发明的优选的方式的一个例子进行说明。其中，以下的实施方式仅仅为例示。本发明不限于以下的实施方式。
另外，在实施方式等中参照的各图面中，实施上具有相同功能的部件用相同的附图标记进行参照。另外，在实施方式等中参照的图，是示意地记载的图。在图中所描绘的物体的尺寸的比例等，有时与现实的物体的尺寸的比例等不同。在图相互之间，有时物体的尺寸比例等也不同。具体的物体的尺寸比例等应参照以下的说明进行判断。
(第一实施方式)
如图1～3所示，本实施方式的太阳能电池模块1具备第一保护部件15、第二保护部件14和多个太阳能电池10。多个太阳能电池10在第二保护部件14和第一保护部件15之间被密封于密封件13中。此外，太阳能电池模块1可以在第二保护部件14的表面上具有用于将多个太阳能电池10的发电电力取出至外部的端子箱。另外，太阳能电池模块1可以在周缘部具备金属制或树脂制的框体。
第一保护部件15具有透光性，保护太阳能电池10的受光面侧。第一保护部件15例如能够包括玻璃板、透光性塑料板等的具有透光性的板体。入射至太阳能电池模块1的光之中、透过第一保护部件15的光，入射至太阳能电池10的受光面。
第二保护部件14保护太阳能电池10的背面侧。第二保护部件14例如能够包括将耐候性树脂膜、金属箔夹持于一对树脂膜之间而形成的叠层膜等的耐候性的部件。
密封件13例如能够包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)等的密封用树脂。
多个太阳能电池10通过配线部件11电连接。具体而言，沿x方向(第一方向)配列的多个太阳能电池10通过配线部件11电连接，构成太阳能电池串2。多个太阳能电池串2沿与x方向交叉的y方向(第二方向)相互隔开间隔配列，相互电连接。这样，多个太阳能电池10电连接。
太阳能电池10具有光电转换部20。光电转换部20只要是通过受光而产生电子、空穴的载流子的部件即可，无特别限定。光电转换部20例如可以具备：包括具有一个导电型的半导体的基板、配置于该基板的一个主面上的具有另一个导电型的半导体层、配置于基板的其它的主面上的具有一个导电型的半导体层。在该情况下，各半导体层和基板之间，可以配置有实质上对发电没有帮助程度的厚度的实质性的本征半导体层(i型半导体层)。光电转换部20还可以具有配置在半导体层上的包含透明导电性氧化物的TCO层。另外，光电转换部20还可以包括在一个主面侧具有p型扩散区域、另一个主面侧具有n型扩散区域的基板。
光电转换部20具有第一和第二主面20a、20b。第一主面20a配置在第一保护部件15侧。第二主面20b配置在第二保护部件14侧。因此，有时将第一主面20a称为受光面，将第二主面20b称为背面。
在光电转换部20的第一主面20a上配置有电极21。另外，光电转换部20的第二主面20b上配置有电极22。电极21为了减少遮光损失而优选为面积比电极22小。另外，电极22的至少一部分为了减少电阻损失而优选厚度比电极21厚。
电极21具有多个指部21a和至少一个汇流条部21b。另外，电极22具有多个指部22a和至少一个汇流条部22b。多个指部21a、22a的各自具有沿y方向延伸的、线状的形状。多个指部21a、22a沿x方向相互隔开间隔配列。
汇流条部21b沿x方向延伸，将多个指部21a电连接。另外，汇流条部22b沿x方向延伸，将多个指部22a电连接。汇流条部21b、22b的形状不特别限定，但在本实施方式中，具有沿x方向延伸的线状的形状。
配线部件11具有以x方向为长度方向的长条状的形状，将在x方向上相邻的一个太阳能电池10的电极21和另一个太阳能电池10的电极22电连接。配线部件11主要在汇流条部21b、22b上与电极21、22电连接。
配线部件11和太阳能电池10通过使树脂粘接剂固化而形成的粘接层12粘接。粘接层12可以包括绝缘性的树脂粘接剂的固化物。在该情况下，优选以电极21、22的至少一部分和配线部件11直接接触的方式将配线部件11固定于太阳能电池10。另外，粘接层12可以包含绝缘性的树脂粘接剂的固化物和分散于该固化物中的导电件。在该情况下，配线部件11和电极21、22可以通过直接接触而电连接，也可以经由导电件而电连接。因此，粘接层12包含导电材料的情况下，并不一定需要配线部件11和电极21、22直接接触。此外，导电材料例如能够包括金属颗粒、被导电性涂层膜涂层的树脂或氧化物颗粒等。
如图4和图5所示，粘接层12具有在与配线部件11的长度方向(x方向)交叉的宽度方向(y方向)上的尺寸相对大的宽幅部12a和宽度方向上的尺寸相对小的窄幅部12b。具体而言，粘接层12分别具有多个宽幅部12a和窄幅部12b。多个宽幅部12a和多个窄幅部12b沿x方向交替配置。另外，宽幅部12a配置成与指部21a、22a重叠，窄幅部12b配置在相邻的指部21a、22a之间。
窄幅部12b的宽度W1比配线部件11的宽度W0小。在俯视观察时(从与第一和第二主面20a、20b垂直的第三方向(z方向)观察时)，窄幅部12b配置为其整体位于配线部件11和太阳能电池10之间。从而，在窄幅部12b的宽度方向的外侧，存在光电转换部20的主面和配线部件11之间不隔着粘接层12而相对的区域。
另一方面，宽幅部12a的宽度W2在配线部件11的宽度W0以上。在俯视观察时，宽幅部12a具有从配线部件11突出的部分。
从而，配线部件11在位于宽幅部12a上的部分的宽度方向的整体中，通过粘接层12粘接至光电转换部20。另外，配线部件11在位于窄幅部12b上的部分的宽度方向的一部分中，通过粘接层12粘接至光电转换部20上，在其它部分中，不粘接至光电转换部20上。具体而言，配线部件11在位于窄幅部12b上的部分的宽度方向的中央部中，通过粘接层12粘接至光电转换部20上，在两端部不粘接至光电转换部20上。因此，本实施方式中，配线部件11在宽度方向的一部分在光电转换部20上未进行基于粘接层12的粘接的部位，在配线部件11的长度方向(第一方向：x方向)上分散具有多个部位。另外，配线部件11在宽度方向的整体粘接至光电转换部20上的部分，在配线部件11的长度方向上分散具有多个部位，在宽度方向的整体粘接至光电转换部20上的部分之间，具有在宽度方向的一部分不粘接至光电转换部20上的部位。
但是，配线部件的热膨胀率和太阳能电池的热膨胀率不同。因此，太阳能电池模块的温度变化时，配线部件和太阳能电池之间被施加有应力。因长期的使用而反复出现该状态时，有时产生太阳能电池的弯曲、破裂、龟裂等的缺陷、或配线部件的剥离等的问题。
但是，本实施方式的太阳能电池模块1，如上所述，太阳能电池模块1至少在窄幅部12b的外侧具有配线部件11和太阳能电池10的表面不隔着粘接层12而相对的区域。即，配线部件11在宽度方向的一部分具有不通过粘接层12而粘接至光电转换部20上的部分。由此，即使在太阳能电池模块1的温度发生变化，在配线部件11和太阳能电池10之间产生膨胀量差、收缩量差的情况下，未粘接至配线部件11的光电转换部20上的部分也能够作为应力的缓和区域起作用，能够减小施加于太阳能电池10的应力。从而，能够抑制太阳能电池10产生上述的问题。
进而，在太阳能电池模块1中，配线部件11在宽度方向的一部分未粘接至光电转换部20上的部分，沿着配线部件11的长度方向(x方向)分散具有多个。从而，能够更加有效地抑制太阳能电池10产生弯曲、龟裂。
除此之外，太阳能电池模块1中，配线部件11在宽度方向的整体不粘接至光电转换部20上的部分，沿着配线部件11的长度方向分散具有多个，在它们之间，在宽度方向的一部分具有未粘接至光电转换部20上的部位。这样，配线部件11在宽度方向的整体未粘接至光电转换部20上的部分，在长度方向上分散具有多个，所以能够缩短配线部件11在宽度方向的整体未粘接至光电转换部20上的部分的合计长度。因此，能够使施加于太阳能电池10的应力自身减少。并且，在宽度方向的整体粘接至光电转换部20上的部分之间，具有在宽度方向的一部分未粘接至光电转换部20上的部分，所以，能够进一步缓和变小的应力。从而，能够更加有效地抑制太阳能电池10产生弯曲、龟裂。
从更加有效地抑制太阳能电池10产生弯曲、龟裂的观点出发，优选窄幅部12b的宽度W1为配线部件11的宽度W0的0.9倍以下，更优选为0.8倍以下。但是，当窄幅部12b的宽度W1过小时，有时配线部件11和太阳能电池10的粘接强度变得过低。因此，优选窄幅部12b的宽度W1为配线部件11的宽度W0的0.3倍以上，更优选为0.5倍以上。
但是，太阳能电池模块1的温度变化时，配线部件11相对于太阳能电池10沿配线部件11的长度方向(x方向)伸缩。因此，沿与x方向交叉的y方向延伸的指部21a、22a容易因来自配线部件11的应力而从光电转换部20剥离。
在此，本实施方式中，粘接层12之中，宽幅部12a配置成与指部21a、22a重叠。由此，指部21a、22a的表面被粘接层12覆盖，固定于电转换部20的表面，粘接强度提高，所以能够适当抑制指部21a、22a从光电转换部20的剥离。并且，在本实施方式中，以与指部21a、22a重叠的方式配置的宽幅部12a的宽度W2比配线部件11的宽度W0大，宽幅部12a具有从配线部件11突出的部分。因此，指部21a、22a的、位于配线部件11的外侧的部分的表面被粘接层12覆盖，被固定于光电转换部20的表面，粘接强度提高。从而，指部21a、22a的粘接强度进一步提高，能够更加有效地抑制从光电转换部20的剥离。并且，粘接层12在宽幅部12a在配线部件11的宽度方向上突出，所以容易形成从配线部件11的侧面跨至光电转换部20的表面的被称为凸起(筋，片)的粘接部分。当形成这种凸起时，配线部件11的粘接强度也提高。
从更加有效地抑制指部21a、22a从光电转换部20的剥离的观点出发，优选宽幅部12a的宽度W2在配线部件11的宽度W0的1.0倍以上，更优选在1.1倍以上。但是，当宽幅部12a的宽度W2过大时，被粘接层12覆盖的部分的面积占不被光电转换部20的配线部件11覆盖的部分的比例变大，有时因粘接层12的遮光损失而使光电转换部20的受光效率变得过低。粘接层12为有色或不透明的情况下，光电转换部20的受光效率容易变得特别低。从而，优选宽幅部12a的宽度W2在配线部件11的宽度的1.5倍以下，更优选在1.2倍以下。
接着，说明太阳能电池模块1的制造方法的一个例子。
首先，准备多个太阳能电池10。接着，使用配线部件11将多个太阳能电池10电连接。在利用配线部件11电连接多个太阳能电池10时，太阳能电池10和配线部件11的粘接使用树脂粘接剂进行。作为树脂粘接剂优选具有各向异性导电性的树脂粘接剂。然后，将膏状的树脂粘接剂，以在指部21a上宽度宽、在相邻的指部21a间宽度窄的方式进行涂敷。另外，将膏状的树脂粘接剂以在指部22a上宽度宽、在相邻的指部22a间宽度窄的方式进行涂敷。然后，在涂敷在第一和第二主面20a、20b上的树脂粘接剂上分别配置配线部件11，一边相对地进行按压一边加热而使树脂粘接剂固化，由此能够获得交替具有宽幅部12a和窄幅部12b的粘接层12。或者，能够使用预先成形为规定形状的膜状的树脂粘接剂，获得交替具有宽幅部12a和窄幅部12b的粘接层12。此外，从制造的容易性的观点出发，与使用预先成形为规定形状的膜状的树脂粘接剂相比，优选将膏状的树脂粘接剂涂敷为规定的形状。这是因为使用分配器等的排出单元，能够容易地控制涂敷区域。
接着，通过在第一保护部件15之上依次叠层构成密封件13的一部分的树脂片、电连接的多个太阳能电池10、构成密封件13的残余的一部分的树脂片、第二保护部件14，进行层叠，能够完成太阳能电池模块1。此外，如上所述在窄幅部12b的宽度方向的外侧，存在光电转换部20的主面和配线部件11之间不隔着粘接层12而相对的区域，在该区域的至少一部分进入有在层叠工序中软化了的树脂片的材料。这样，树脂材料进入在光电转换部20的主面和配线部件11之间的粘接层不存在的区域的至少一部分，由此能够抑制该区域在模块化后作为间隙而残留。其结果是，能够抑制水分、杂质等蓄积于该间隙，所以能够提高太阳能电池模块的可靠性。
(第二实施方式)
接着，说明实施本发明的优选的方式的另一例子。在以下的说明中，利用共用的符号参照具有与上述第一实施方式实质上共通的功能的部件，省略说明。
第一实施方式中，仅对宽幅部12a的y方向上宽度W2比配线部件11的宽度W0大、宽幅部12a的先端部从配线部件11突出的例子进行了说明。
与此相对，在本实施方式中，如图6所示，宽幅部12a的宽度W2在配线部件11的宽度W0以下，宽幅部12a的整体位于配线部件11和太阳能电池10之间。本实施方式中，沿着配线部件11的长度方向(第一方向：x方向)连续具有配线部件11在宽度方向的一部分不粘接至光电转换部20上的部位。即使在该情况下，也与第一实施方式同样能够抑制太阳能电池10发生弯曲、龟裂等问题。
并且，宽幅部12a仅设置在配线部件11的下方，因此，光向不被第一和第二主面20a、20b的配线部件11覆盖的部分的入射，不被粘接层12阻挡。从而能够获得进一步改善的光电转换效率。
此外，本发明包含在第一～第二实施方式中未记载的各种实施方式。例如，上述的实施方式中，宽幅部具有在与指部重叠的部分具有顶点的大致三角形形状，但宽幅部的形状不限于此。例如，如图7所示的第三实施方式的那样，宽幅部12a可以为斜边朝向中央侧凹进的三角形形状。即，宽幅部12a和窄幅部12b的周边可以为曲线状。另外，宽幅部也可以为梯形状。当为梯形状时，能够进一步提高指部的粘接强度。
另外，在第一～第二实施方式中，粘接层12呈在宽度方向上对称的形状，但不限于此。例如，可以为不对称的形状，只要具有宽幅部12a和窄幅部12b即可。
汇流条部的形状不限于直线状，可以为锯齿状(非直线状)。
另外，太阳能电池的电极包括多个指部，不具有汇流条部也可以。
另外，宽幅部和窄幅部不沿一个方向交替配置也可以。
如上所述，本发明包括未在此记载的各种实施方式。所以，本发明的技术范围根据上述的说明由适当的专利申请的范围的发明的特定事项决定。
附图标记说明
1…太阳能电池模块
10…太阳能电池
11…配线部件
12…粘接层
12a…宽幅部
12b…窄幅部
20…光电转换部
20a…第一主面
20b…第二主面
21、22…电极
21a、22a…指部
21b、22b…汇流条部
Claims (8)
1.一种太阳能电池模块，其特征在于，包括：
太阳能电池；
配置在所述太阳能电池的表面上的配线部件；和
配置在所述配线部件与所述太阳能电池的表面之间、包含树脂的粘接层，
所述粘接层沿所述配线部件的长度方向具有宽幅部和窄幅部，
至少在所述窄幅部的外侧具有所述配线部件与所述太阳能电池的表面不隔着所述粘接层而相对的区域。
2.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于：
所述粘接层分别具有多个所述宽幅部和所述窄幅部，
所述多个宽幅部和所述多个窄幅部沿所述配线部件的长度方向交替配置。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其特征在于：
在俯视观察时，所述宽幅部具有从所述配线部件突出的部分。
4.如权利要求1至3任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：
所述太阳能电池具有光电转换部和配置在所述光电转换部的一个主面之上的电极，
所述电极包含沿与所述配线部件的长度方向交叉的方向延伸的多个指部，
所述宽幅部配置成覆盖所述指部的表面。
5.如权利要求4所述的太阳能电池模块，其特征在于：
所述电极具有沿所述配线部件的长度方向延伸的汇流条部。
6.如权利要求1至5中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：
还具备密封所述太阳能电池的包含密封用树脂的密封件，
所述密封件具有存在于所述粘接层的窄幅部的外侧、进入所述配线部件与所述太阳能电池的表面不隔着所述粘接层而相对的区域的至少一部分的部分。
7.一种太阳能电池模块的制造方法，具有将配线部件连接到太阳能电池的表面的工序，所述太阳能电池模块的制造方法的特征在于：
将配线部件连接到所述太阳能电池的表面的工序包括：
将膏状的树脂粘接剂以使得沿一个方向具有宽幅部和窄幅部的方式涂敷在所述太阳能电池的表面的工序；
将以所述一个方向为长度方向的配线部件以跨所述宽幅部上和所述窄幅部上的方式配置的工序；和
对所述配线部件相对于所述太阳能电池侧进行按压，通过加热使所述树脂粘接件固化而将所述配线部件粘接至所述太阳能电池的表面的工序，
以使得所述窄幅部的宽度比所述配线部件的宽度窄的方式，涂敷所述树脂粘接剂。
8.如权利要求7所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于：
所述太阳能电池包括光电转换部和配置在所述光电转换部的一个主面上的具有多个指部的电极，
以使得在所述指部上宽度宽、在所述指部间宽度窄的方式，涂敷所述树脂粘接件。
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