CN108475706B - 太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池模块(200)，具有太阳能电池串、配置于太阳能电池串的受光面侧的透光性的受光面保护材料(91)以及配置于太阳能电池串的背面侧的背面保护材料(92)，上述太阳能电池串是相互有距离地配置的多个太阳能电池(101，102，103)介由配线材料(82，83)连接而成的。太阳能电池具有设置于光电转换部(50)的受光面侧的图案状的受光面金属电极(60)和设置于光电转换部的背面的图案状的背面金属电极(70)。在太阳能电池的背面的中央部，在光电转换部与背面保护材料之间设置有金属膜，在太阳能电池的背面的边缘存在未设置金属膜的电池单元露出区域。背面金属电极的至少一部分设置于电池单元露出区域。

Description

太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及光利用效率优异的太阳能电池模块。
背景技术
使用单晶硅基板、多晶硅基板等晶体半导体基板的晶体系太阳能电池在受光面侧具有图案状的金属电极。在双面受光型的太阳能电池中，在背面侧也设有图案状的金属电极。在单面受光型的太阳能电池中，为了有效利用未被半导体基板吸收而到达背面的光，通常在电池单元的背面侧的整面设置光反射性的金属电极。特别是从降低成本等观点出发使用厚度小的晶体半导体基板时，由于未被半导体基板吸收而到达电池单元的背面的光的量多，在背面侧设置面状的金属电极是有效的。
由于1个电池单元的面积小，因此介由配线材料而将多个电池单元进行电连接的太阳能电池串(solar cell string)在受光面侧的玻璃板与背面侧的背板之间密封而模块化的晶体系太阳能电池被供于实用。在太阳能电池串中，邻接配置的电池单元之间，通常设置2～4mm左右的间隙。将照射到该间隙的光反射而使其入射至电池单元，由此有助于发电，从而可提高模块转换效率。
为了有效利用照射到电池单元间的间隙的光，在单面受光型的太阳能电池模块中，使用光散射反射性的背板。在专利文献1和专利文献2中，提出在与电池单元间的间隙对应的位置设置凹凸形状的反射材料，通过控制光的反射方向，从而增大来自电池单元的受光面侧或背面侧的反射光的入射量的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002－43600号公报
专利文献2:日本特开2010－287688号公报。
发明内容
如专利文献1记载所示，使用了在背面侧的整面设有金属电极的电池单元的单面受光型的太阳能电池模块中，即使来自背板侧的反射光照射电池单元的背面也不会有助于发电。因此，需要利用受光面侧的玻璃板使来自背板侧的反射光再反射，以从受光面侧入射至电池单元的方式调整反射光的角度。但是，即使调整背板上设置的反射材料的凹凸的形状、角度，也不能完全消除光对电池单元的背面的反射。
在双面受光型的太阳能电池模块中，为了利用来自背面侧的光，使用透明的背板。如上述所示，通过在与电池单元间的间隙对应的位置设置反射材料，使从受光面(表面)侧照射至电池单元间的间隙的光反射，从而可有效利用。在双面受光型的太阳能电池模块中，由于电池单元的背面侧的金属电极为网格状，因此对于从背板侧反射而照射至电池单元的背面的光也能有效利用。但是，由于配置电池单元的区域的背板为透明，因此从受光面侧入射至电池单元且未被半导体基板吸收而到达模块的背面的光透过背板消散在模块外。
从单面受光型模块的背板向电池单元的背面的反射光以及双面受光型模块中的透过背板的光的一部分，重复反射·散射而入射至电池单元，但是在该过程中产生损失。因此，入射至电池单元的光量少，光利用效率的提高有改善的余地。鉴于以上，本发明的目的在于提供一种光利用效率高的太阳能电池模块，其能够使照射至电池单元间的间隙的光和透过电池单元而到达背面侧的光两者有效入射至电池单元。
本发明的太阳能电池模块具有太阳能电池串、配置于太阳能电池串的受光面侧的受光面保护材料和配置于太阳能电池串的背面侧的背面保护材料，上述太阳能电池串是相互有距离地配置的多个太阳能电池介由配线材料连接而成的。受光面保护材料具有透光性。优选背面保护材料具有光反射性。优选在太阳能电池串与受光面保护材料之间配置有受光面密封材料，在太阳能电池串与背面保护材料之间配置有背面密封材料。
太阳能电池具有光电转换部、设置于光电转换部的受光面的图案状的受光面金属电极以及设置于光电转换部的背面的图案状的背面金属电极。在太阳能电池的背面，在光电转换部与背面保护材料之间设置有金属膜，在太阳能电池的背面的边缘存在未设置金属膜的区域(电池单元露出区域)。图案状的背面金属电极的至少一部分设置于电池单元露出区域。
金属膜优选与光电转换部相接。太阳能电池的背面的电池单元露出区域的面积优选为设置有金属膜的区域的面积的0.05～0.5倍左右。
优选在未配置太阳能电池的区域(邻接的太阳能电池间的间隙)上设置有光反射部件。光反射部件优选具有比背面保护材料高的反射率。设置于邻接的太阳能电池间的间隙的光反射部件，优选在受光面侧的表面具有凹凸结构。凹凸结构的凸部优选与邻接而配置的太阳能电池的边平行地延伸存在。在背面保护材料和背面密封材料之间配置光反射部件的情况下，通过将背面密封材料的厚度设置为大于受光面密封材料的厚度，从而可防止光反射部件与太阳能电池、配线材料的接触。
在太阳能电池的背面侧的背面保护材料之间，通过配置与太阳能电池相比小面积的金属膜，可有效利用反射光，因此可得到转换效率高的太阳能电池模块。
附图说明
图1的A和B为一实施方式的太阳能电池模块的示意性截面图。
图2的A为从受光面侧观察的太阳能电池串的平面图，B为从背面侧观察的太阳能电池串的平面图。
图3为表示太阳能电池的一方式的示意性截面图。
图4为表示金属电极的图案形状的平面图。
图5为表示金属膜的形状的平面图。
图6的A和B为一实施方式的太阳能电池模块的示意性截面图，C为其平面图。
图7为表示光反射部件的一方式的概略透视图。
具体实施方式
图1A和图1B为本发明的一实施方式的太阳能电池模块(以下记载为“模块”)的示意性截面图。模块200具有多个太阳能电池101，102，103(以下记载为“电池单元”)。图2A为太阳能电池串的从受光面侧观察的平面图，图2B为太阳能电池串的从背面侧观察的平面图。图1A为图2A的I－I线的位置的截面图，图1B为图2A的II－II线的位置的截面图。
电池单元在光电转换部50的受光面侧和背面侧分别具有金属电极60，70。如图1A所示，邻接的电池单元101，102，103的表背面的电极介由配线材料82，83而连接，形成将多个电池单元进行电连接而成的太阳能电池串。在太阳能电池串的受光面侧(图1A和图1B的上侧)设置受光面保护材料91，在背面侧(图1A和图1B的下侧)设置背面保护材料92。模块200中，通过在保护材料91，92之间填充密封材料95，将太阳能电池串密封。
在电池单元的背面侧配置金属膜76。在图1A和图2B示出的方式中，金属膜76设置在配线材料83上。如图1B所示，在未设置配线材料的区域中，优选金属膜76与金属电极70和光电转换部50的表面相接。
图3为表示电池单元的一方式的示意性截面图。光电转换部50具有晶体半导体基板1。晶体半导体基板可以是单晶也可以是多晶，可使用单晶硅基板，多晶硅基板等。优选在晶体半导体基板1的受光面侧的表面形成高度为1～10μm左右的凹凸。通过在受光面形成凹凸，由于受光面积增大并减少反射率，因此可提高陷光效率。也可以在基板的背面侧设置纹理(textur)结构。
图3示出的电池单元102为所谓的异质结电池单元，在单晶硅基板1的受光面侧依次具有本征硅系薄膜21，第一导电型硅系薄膜31和透明导电膜41，在单晶硅基板1的背面侧依次具有本征硅系薄膜22，第二导电型硅系薄膜32和透明导电膜42。第一导电型硅系薄膜31和第二导电型硅系薄膜32具有不同的导电型，一个为p型，另一个为n型。
作为本征硅系薄膜21，22和导电型硅系薄膜31，32，可使用非晶硅薄膜、微晶硅薄膜(含有非晶硅和晶体硅的薄膜)等，其中优选非晶硅薄膜。这些硅系薄膜例如可通过等离子体CVD法形成。作为导电型硅系薄膜31，32形成时的p型和n型的掺杂气体优选使用B2H6和PH3。
作为透明导电膜41，42，例如可使用由氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化钛和它们的复合氧化物等构成的透明导电性金属酸化物。其中，优选为以氧化铟为主成分的铟系复合氧化物。通过在氧化铟中添加Sn、Ti、W、Ce、Ga等杂质，可提高透明导电膜的导电率、可靠性。
在透明导电膜41上设置有受光面金属电极60，在透明导电膜42上设置有背面金属电极70。这些金属电极具有规定的图案形状，可吸收来自未设置金属电极的部分的光。金属电极的图案形状没有特别限定，但如图4A所示，优选形成由平行排列的多个指形电极71和与指形电极正交而延伸存在的汇流排电极(bus bar electrode)72构成的网格状。受光面侧的金属电极60同样也优选形成网格状。图案状的电极可通过导电性糊料的印刷、镀覆法等来形成。通过印刷法、镀覆法形成的图案状的电极，与通过干法工艺形成的膜状的电极相比可降低电阻，因此存在可提高从电池单元提取载流子的效率的趋势。
指形电极、汇流排电极的个数(电极间距离)优选以光吸收量的增大与串联电阻的减少的平衡变为最佳的方式进行设定。在图2和图3中，图示了表背面的指形电极的个数相同的方式，但是指形电极的个数在表背面可以不同。由于背面侧与受光面侧相比光入射量少，因此与受光面侧相比增加指形电极的个数，可以优先进行串联电阻的减少。例如，优选将背面侧的指形电极的个数设为受光面侧的2～3倍左右。
通过将邻接的电池单元的金属电极彼此介由配线材料连接，形成太阳能电池串。作为配线材料可使用焊料镀覆铜箔等。通过在受光面侧(与背面金属电极的连接面)使用具有凹凸结构的配线材料，由此可使入射至配线材料的光散射，并在电池单元吸收受光面保护材料上的再反射光，可提高光利用效率。金属电极和配线材料的连接使用导电性粘合剂、焊料等。
从防止介由配线材料的泄露等观点出发，将邻接的电池单元隔开数mm左右的距离而配置。如图4A所示，在金属电极形成为网格状的情况下，如图1A和图4B所示，优选在汇流排电极62，72连接有配线材料83。在图1和图2示出的方式中，电池单元101的受光面电极和电池单元102的背面电极通过配线材料82连接，电池单元102的受光面电极和电池单元103的背面电极通过配线材料82连接，从而将多个电池单元串联。
如图2B所示，在背面侧的金属电极70上设置有金属膜76。与电池单元的光电转换部50相比，金属膜76的面积小，配置在电池单元的背面侧的中央。因此，在电池单元的背面侧的边缘存在未配置金属膜的区域(电池单元露出区域)。在设置有面内中央部的金属膜的区域(金属膜配置区域)中指形电极被金属膜76覆盖。在电池单元露出区域中指形电极71a和光电转换部50露出。
金属膜76具有反射从受光面侧入射至电池单元且未被光电转换部50吸收而透过背面侧的光，并将其从背面侧再入射至电池单元的作用(图1B的电池单元透过再入射光LC)。由于晶体硅基板的太阳光谱的长波长光(红外光)的分光灵敏度低，因此透过电池单元的背面侧的光以红外光为中心。从通过金属膜的反射提高光利用效率的观点出发，作为金属膜76，优选使用对近红外光的反射率高的材料。具体而言，可举出银、铜、铝等，其中优选铜和银。
金属膜76例如可通过将铜箔、银箔等金属箔切断为规定形状而形成。从低电阻化和操作性的观点出发，金属膜的厚度优选为1～30μm，更优选为3～20μm，进一步优选为5～15μm。将规定形状的金属膜配置于连接配线材料后的电池单元背面即可。如后述所示，通过利用密封材料将太阳能电池串密封，可将配置于电池单元的背面的金属膜的位置固定。金属膜76不需要在面内连接，例如在配线材料83的连接区域(汇流排电极72形成区域)可不设置金属膜。
金属膜可以在光电转换部50与背面金属电极70之间、背面金属电极70与配线材料83之间配置。另外，也可以在密封材料95与背面保护材料92之间配置金属膜，但是从低电阻化和增大电池单元透过再入射光LC向电池单元的吸收量的观点出发，优选以与背面金属电极70相接的方式配置金属膜，更优选除了背面金属电极还与光电转换部50相接。
在背面侧具有金属膜76的太阳能电池串的受光面侧和背面侧配置密封材料，在受光面保护材料91与背面保护材料92之间进行密封，从而可得到模块。作为密封材料95，优选使用以烯烃系弹性体为主成分的聚乙烯系树脂组合物、聚丙烯、乙烯/α‐烯烃共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯/乙酸乙烯酯/三烯丙基异氰脲酸酯(EVAT)、聚丁酸乙烯酯(PVB)、硅树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、环氧树脂等透明树脂。受光面侧和背面侧的密封材料的材料可以相同也可以不同。
受光面保护材料91为透光性，可使用玻璃、透明塑料等。作为背面保护材料92，优选使用光反射性膜。应予说明，背面保护材料可以是透光性，但是使用透光性的背面保护材料时，如图6所示，优选在未配置电池单元的区域设置光反射部件。作为光反射性的背面保护材料，优选为呈金属色或白色等的材料，优选使用在白色树脂膜或树脂膜间夹持铝等金属箔的层积体等。
在太阳能电池串的受光面侧和背面侧分别配置密封材料和保护材料而层积的状态下，通过热压，在电池单元间以及模块的端部也使密封材料流动，进行模块化。通过进行模块化时的压力，金属膜76以与光电转换部的表面相接的方式变形(参照图1B)。
从模块的受光面侧入射的光的大半从受光面侧照射至电池单元，但是一部分光照射至邻接的电池单元间的间隙，到达模块的背面侧。另外，从受光面侧入射至电池单元的光的一部分未被光电转换部50吸收而到达电池单元的背面侧。通过将这些到达背面的光进行反射而再入射至电池单元，从而可提高光利用效率，提高模块转换效率。
本发明的模块通过在电池单元的背面侧设置与电池单元相比面积小的金属膜76，从而具有高的光利用效率。参照图1B，对于本发明的模块的光利用效率的提高进行说明。
照射至电池单元间的间隙的光被背面保护材料92反射至受光面侧。被背面保护材料92反射的光的一部分再次透过电池单元间的间隙到达受光面侧，在受光面保护材料91的空气界面被再反射，从受光面侧入射至电池单元(受光面侧再入射光LA)。
照射至电池单元间的间隙且被背面保护材料92反射的光的一部分到达电池单元的背面。从背面保护材料92到达电池单元的背面侧的反射光的大半到达电池单元的边缘区域。在背面侧的整面设置有金属电极的单面受光型的电池单元中，光电转换部不能吸收来自电池单元的背面侧的光。与此相对，在本发明的模块中，在电池单元的背面的边缘存在未设置金属膜76的电池单元露出区域。因此，可从电池单元露出区域将从背面保护材料92到达电池单元的背面的光吸收至电池单元(背面侧再入射光LB)。
在电池单元的背面侧未设置金属膜76的情况下，如图1B的虚线表示的光LX所示，从受光面侧入射至电池单元且未被光电转换部50吸收而透过至背面侧的光，透过密封材料95后，在背面保护材料92进行反射，从背面入射至电池单元。构成密封材料的聚合物材料通常对于可见光是透明的，但是红外线的吸收量大。因此，在背面保护材料进行反射而入射至电池单元的光LX，在入射至电池单元为止期间，容易发生密封材料引起的光吸收。另外，有时还产生因背面保护材料92的光透过等引起的光学损失。对此，本发明的模块中，通过在电池单元的背面侧配置高反射率的金属膜76，从而可减少由密封材料的光吸收等引起的光学损失，增大透过电池单元的光的再入射(电池单元透过再入射光LC)。特别是通过与光电转换部50的背面侧相接设置金属膜76，可减少界面上的光学损失，进一步提高电池单元透过光的利用效率。
在未设置金属膜76的电池单元露出区域中，虽然产生因电池单元透过光到达背面保护材料而引起的光学损失，但是通过减小电池单元露出区域的面积，可减少透过电池单元露出区域的光的损失引起的影响。另一方面，通过设置电池单元露出区域，如前述所示，背面侧再入射光LB被电池单元吸收。与电池单元透过再入射光的损失相比，设置电池单元露出区域而获得的背面侧再入射光LB的增加小，因此整体而言可提高光利用效率。
如上述所示，通过在电池单元的背面侧设置金属膜76，从而能使透过了电池单元的光(主要是红外光)在金属膜进行反射，增大电池单元透过再入射光LC的吸收量。通过在电池单元背面的边缘设置未配置金属膜的电池单元露出区域，能够将来自背面保护材料的反射光的背面侧再入射光LB吸收到电池单元内。因此，本发明的模块的光吸收效率优异。
背面金属电极也可在背面边缘的电池单元露出区域形成。通过在电池单元露出区域设置金属电极71a，可有效回收电池单元边缘的载流子。此外，通过使金属膜76与光电转换部50相接，光电转换部表面的面内电阻减少，因此有向背面金属电极的载流子输送效率提高，模块的填充因子提高的趋势。特别是如异质结电池单元那样在光电转换部50的表面设置有透明导电膜42的情况下，由于通过透明导电膜42和金属膜76相接而面内的载流子移动变顺畅，因此填充因子容易提高。
从光吸收效率和电阻减少的观点的出发设定金属膜76的形状和电池单元露出区域的形状以及它们的大小和面积比等即可。例如，相对于电池单元的宽度W0的金属膜配置区域的宽度W1的比W1/W0优选为0.8～0.95左右，进一步优选为0.83～0.92左右。另外，从电池单元的端部至金属膜配置区域的宽度即电池单元露出区域的宽度W2优选为3～30mm，更优选为5～20mm。随着电池单元露出区域的宽度变大，有背面侧再入射光LB的吸收量增大，电池单元透过再入射光LC的吸收量减少的趋势。锁着金属膜配置区域的宽度W1变大，金属膜配置区域的面积比率也变大，因此有电池单元背面侧的电阻变小，模块的填充因子提高的趋势。相对于金属膜配置区域的面积S1的电池单元露出区域的面积S2的比(S2/S1)优选为0.05～0.5，更优选为0.125～0.35。
图2B中图示与半方(Semi Square)型的基板相似形状的金属膜76，但是金属膜的形状可以不是与电池单元相似的形状，例如，可以使用图5A所示的矩形状的金属膜77。在与邻接的电池单元的受光面连接的侧(图5A～C的右侧)中，通过配线材料83大多的电流流动。因此，从提高载流子输送效率的观点出发，如图5B所示，可以将金属膜78配置成偏向与邻接的电池单元的受光面连接的侧。另外，如图5C所示，可以使用在设置有与邻接电池单元连接的配线材料的区域具有突出部79a的金属膜79。应予说明，图5的A～C中，在配线材料83上设置有金属膜，但是可以在金属电极和配线材料之间配置金属膜。
也可以使用金属箔以外的物来形成金属膜。例如，可以通过喷墨、丝网印刷等印刷法以及镀覆法等湿式工艺来形成金属膜，也可以通过真空蒸镀法、溅射法、CVD法等干法工艺来形成金属膜。这些金属膜可以在背面金属电极70(指形电极和汇流排电极)的前后任意形成。另外，可以同时形成背面金属电极和金属膜。例如，如图5D所示，可以以在电池单元背面的中央部具有与金属膜配置区域对应的面状的区域74，在其周围具有图案状的电极部分71a，72b的方式，形成图案状的金属层。通过湿式工艺形成的金属膜的厚度优选为1μm以上。通过干法工艺形成的金属膜的厚度优选为50nm以上，更优选为100nm以上。
本发明的模块在未配置电池单元的区域可以设置比背面保护材料高反射率的光反射部件。通过在未设置电池单元的位置设置光反射部件，能够高效反射照射到电池单元间的间隙的光，增大受光面侧再入射光LA和背面侧再入射光LB，提高光利用效率。
图6A和图6B是在背面保护材料92上设置了光反射部件98的模块的示意性截面图。图6C是从受光面侧观察的模块的示意性平面图。图6C中省略指形电极的图示。图6A为在汇流排电极上设置有配线材料的位置(图6C的I－I线的位置)的截面图，图6B为未设置配线材料的位置(图6C的II－II线的位置)的截面图。图6的A～C示出的模块，在未配置电池单元的区域Q中，在背面保护材料92与密封材料95之间具备具有凹凸的光反射部件98。
图7是表示具有凹凸的光反射部件的一方式的概略透视图。图7的光反射部件，在台座部980上具有在x方向排列的三角柱形状的凸部981～986。各自的凸部在y方向延伸存在。白色树脂膜等常用光反射性背板将入射光在各种角度散射反射，与此相对，通过在受光面侧表面配置设有凹凸结构的光反射部件而使反射光在一定方向反射。通过调整凹凸的形状、角度等，减少在光反射部件反射而到达电池单元背面的金属膜配置区域的光的量，增大从电池单元露出区域吸收的背面侧再入射光LB以及被受光面保护材料反射而从受光面侧入射至电池单元的受光面侧再入射光LA。
特别是随着光反射部件的底面和凸部的倾斜所构成的角θ的增大，反射至模块的受光面的光的传播角度θ1变大。锁着角度θ1的增大，在受光面保护材料91的空气界面的反射率变大。树脂、玻璃的折射率为1.4～1.5左右，在空气界面的临界角为40°左右。如果θ1变为大于临界角则产生全反射，因此可进一步增大受光面侧再入射光LA。另一方面，如果光反射部件的凸部的倾斜角度θ过度大，则有在光反射部件反射而到达电池单元背面的金属膜配置区域的光的量变大的趋势。因此，光反射部件的凸部的倾斜角度θ优选为20°～45°，更优选为25°≤θ≤40°。
从控制基于光反射部件的光的反射方向的观点出发，如图7所示，优选设置有在规定方向延伸的凸部981～986。应予说明，凸部的形状不需要为三角形状(截面三角形状)，可以为半圆筒状等曲面形状。光反射部件的凸部的高度优选为10～500μm左右，更优选为20～200μm左右。
如图6C所示，在邻接的电池单元112，113之间配置的光反射部件98a，优选以与邻接的电池单元的边平行的方式，凸部在y方向延伸存在。同样，在电池单元113，115之间配置的光反射部件98b优选以与邻接的电池单元的边平行的方式，凸部在x方向延伸存在。在邻接的电池单元的边与凸部的延伸方向平行时，背面侧再入射光LB有增大的趋势。为了增大在最近接的电池单元的方向反射的光，在电池单元间的间隙的交点(图6C中是由电池单元112，113，114，115包围的区域)设置的光反射部件98c，优选以与最近接的电池单元相对的方式其凸部延伸存在。
光反射部件的宽度可以与邻接的电池单元间的间隔(未配置电池单元的区域Q的宽度)相同，也可以与电池单元间的间隔不同。从提高反射光的利用效率的观点出发，光反射部件的宽度大于邻接的电池单元间的间隔，优选在未配置电池单元的区域的整体上配置反射部件。
在光反射部件的宽度大于邻接的电池单元间的间隔的情况下，配置光反射部件的区域和配置电池单元的区域重叠。因此，优选以不产生光反射部件和电池单元的接触引起的绝缘不良和电池单元的破损的方式选择光反射部件的厚度、形状，密封材料的材料、厚度等。例如，通过增大设置在电池单元与背面保护材料之间的密封材料的厚度，防止绝缘不良和电池单元的破损。另外，增大背面侧的密封材料的厚度，则还可以防止光反射部件与配线材料的接触引起的绝缘不良。另一方面，如果保护材料的厚度变大，则容易产生起因于受光面保护材料91与电池单元之间存在的密封材料的光吸收的光学损失。因此，优选不改变配置在电池单元与受光面保护材料之间的受光面密封材料的厚度且增大配置在电池单元与背面保护材料之间的背面密封材料的厚度。背侧保护材料的厚度，例如优选为受光面侧保护材料的厚度的1.2倍以上，更优选为1.5倍以上。
光反射部件98可以仅在背面保护材料92上载置，但是优选在背面保护材料的表面通过贴合等来固定。另外，可以使用在内部埋设有光反射部件的背面保护材料。为了提高模块制作工程的效率，优选以在未设置光反射部件的区域配置电池单元的方式将表面固定有光反射部件的背面保护材料和太阳能电池串进行重叠并密封。
实施例
以下，通过实施例和比较例的对比，对本发明进行更详细的说明，但本发明不限于下述实施例。
[太阳能电池的制作]
在表背面形成有纹理的厚度160μm的6英寸n型单晶硅基板(1边的长度为156nm的半正方型)的受光面侧，通过等离子体CVD法形成膜厚4nm的本征非晶硅层和膜厚6nm的p型非晶硅层。然后，在硅基板的背面侧，通过等离子体CVD法形成膜厚5nm的本征非晶硅层和膜厚10nm的n型非晶硅层。在p层上和n层上分别通过溅射法成膜膜厚100nm的ITO层后，通过WO2013/077038的实施例记载的方法，在表背的ITO层上分别形成由指形电极和汇流排电极构成的网格状的图案集电极，得到异质结太阳能电池。受光面和背面中汇流排电极均为3个，将背面侧的指形电极的个数设为受光面电极的指形电极的个数的2倍。
[实施例1]
在电池单元的受光面电极和背面电极上，介由导电性粘合剂连接配线材料，制作9个太阳能电池串联连接的太阳能电池串。邻接的电池单元间的间隔为2mm。作为配线材料，使用在具有凹凸结构的铜箔的表面被覆银的扩散片。
在作为受光面侧保护材料的白板玻璃上载置EVA片，在其上以邻接的串间的距离成为2mm的方式配置6列上述太阳能电池串，如图7C所示在端部进行电连接，将总计54个的太阳能电池进行串联连接。然后，以从电池单元的端部开始5mm的区域成为电池单元露出区域的方式，将以与硅基板相似形状切取的1边的长度为146mm的半正方型的铜箔(厚度10μm)配置于各个太阳能电池(电池单元的背面)。在其上载置EVA片作为背面侧密封材料，在其上载置在基材PET膜上设有白色树脂层的白色的光反射性背板作为背面保护材料。进行大气压下的热压5分钟后，在150℃保持60分钟使EVA交联，得到太阳能电池模块。
[实施例2]
除了以1边的长度成为136mm的方式变更铜箔的尺寸，从电池单元的端部开始10mm的区域成为电池单元露出区域的方式进行配置以外，与实施例1同样地制作了太阳能电池模块。
[实施例3]
除了以1边的长度成为126mm的方式变更铜箔的尺寸，从电池单元的端部开始15mm的区域成为电池单元露出区域的方式进行配置以外，与实施例1同样地制作了太阳能电池模块。
[实施例4]
使用在背板的受光面侧贴合有与太阳能电池串制作时作为配线材料使用的材料相同材料的扩散片(宽度5mm、凸部的倾斜角θ＝30°)的背面保护材料。扩散片位于太阳能电池串内的邻接的电池单元间以及邻接的太阳能电池串间的电池单元间，以凸部的延伸方向与邻接的电池单元的边平行的方式配置。除了作为光反射部件使用贴合有扩散片的背板以外，与实施例2同样地制作了太阳能电池模块。
[比较例1]
除了在太阳能电池与背面侧的EVA片之间不配置铜箔以外，与实施例1同样地制作了太阳能电池模块。
[比较例2]
除了以1边的长度成为156mm，即成为与电池单元相同尺寸的方式变更铜箔的尺寸而未设置电池单元露出区域以外，与实施例1同样地制作了太阳能电池模块。
[太阳能电池模块性能测定]
测定上述实施例和比较例的太阳能电池模块的转换特性(短路电流(Isc)、开路电压(Voc)、填充因子(FF)和最大输出功率(Pmax))。将各模块的电池单元露出区域的宽度W2、相对于金属膜配置区域的面积的电池单元露出区域的面积的比S2/S1、电池单元间的间隔上的光反射部件的配置的有无和模块特性示于表1。应予说明，表1的模块特性是以将比较例1的太阳能电池模块的特性1作为1的相对值来表示的。
[表1]
Figure BDA0001708093570000131
将在背面未设置金属膜的比较例1和以从电池单元的端部开始10mm的区域成为电池单元露出区域的方式在背面设置金属膜的实施例2进行对比，则与比较例1相比实施例2的Isc提高0.5％，FF提高0.5％，Pmax提高1％。另一方面，将比较例1和在电池单元的背面的整面设置金属膜的比较例2对比，则比较例2与比较例1相比FF提高0.6％，但是Isc降低1％，Pmax降低0.4％。
认为实施例2和比较例2的FF的提高是因为通过以与电池单元的背面相接地方式设置金属膜，电池单元的背面侧被低电阻化。实施例1～3和比较例2中，电池单元露出区域的宽度W2越小，金属膜的面积越大，越有FF提高的趋势，从该点也可看出在背面侧设置金属膜而引起的低电阻化有助于FF的提高。
在比较例2中，认为通过在电池单元的背面设置金属膜，与比较例1相比电池单元透过再入射光LC增大，但是由于妨碍属于来自背板的反射光的背面侧再入射光LB向电池单元的入射，因此Isc降低。与此相对，在实施例2中，认为由于在电池单元的边缘以10mm的宽度存在未设置金属膜的区域(电池单元露出区域)，因此在设置金属膜的区域电池单元透过再入射光LC被吸收至电池单元内，同时背面侧再入射光LB从电池单元露出区域入射至电池单元，因此Isc上升。
即使在电池单元露出区域的宽度W2为5mm的实施例1中，也与实施例2同样，与比较例1、比较例2相比Isc提高。另一方面，在电池单元露出区域的宽度W2为15mm的实施例3中，与在电池单元的背面未设置金属膜的比较例1相比FF提高，但是Isc与比较例1相同。这是由于背面侧再入射光LB的大半部分从电池单元背面的边缘入射至电池单元，因此即使将W2设为大于规定值，也不能大幅增大背面侧再入射光LB，相反随着W2的增加(金属膜的面积的减少)，电池单元透过再入射光LC减少。即，在实施例3中，由于在电池单元的背面设置金属膜而引起的电池单元透过再入射光LC的增加以及背面侧再入射光LB的减少几乎相等，因此显示与比较例1相同的Isc。
根据这些结果可知，随着金属膜的面积的增大，FF有增加的趋势，与此相对，因背面侧再入射光LB和电池单元透过再入射光LC的平衡，存在Isc成为最大的金属膜的面积(露出区域的宽度)最佳値。考虑到这些，通过设定设置于电池单元的背面的金属膜的大小，可得到转换效率优异的模块。
在与邻接的电池单元间的间隙对应的位置设置光反射部件的实施例4中，与实施例2相比Isc进一步提高1％。这是因为入射至电池单元间的间隙的光被光反射部件的表面镜面反射，由此射向露出区域的背面再入射光LB增大，除此以外，由于光反射部件的凸部具有倾斜，反射至模块受光面的光的角度恒定，在玻璃－空气界面的光反射增大而受光面侧再入射光LA增大。
符号的说明
200，201 太阳能电池模块
101～103 太阳能电池
50 光电转换部
1 晶体半导体基板
60 受光面电极
70 背面电极
61，71 指形电极
62，72 汇流排电极
76～79 金属膜
81～84 配线材料
91 受光面保护材料
92 背面保护材料
95 密封材料
98 光反射部件。

Claims (7)

1.一种太阳能电池模块，其特征在于，具有太阳能电池串、透光性的受光面保护材料以及背面保护材料，所述太阳能电池串是将相互有距离地配置的多个太阳能电池介由配线材料连接而成的，所述受光面保护材料配置于所述太阳能电池串的受光面侧，所述背面保护材料配置于所述太阳能电池串的背面侧，
其中，所述太阳能电池具有：光电转换部；设置于所述光电转换部的受光面的图案状的受光面金属电极；以及，设置于所述光电转换部的背面的背面金属电极，
所述受光面金属电极和所述背面金属电极分别具有由平行排列的多个指形电极和与指形电极正交延伸的汇流排电极构成的网格状的图案形状，
所述太阳能电池串中，邻接配置的两个太阳能电池的一方的太阳能电池的受光面金属电极的汇流排电极与另一方的太阳能电池的背面金属电极的汇流排电极介由所述配线材料进行连接，
在太阳能电池的背面，在所述光电转换部与所述背面保护材料之间设置有金属膜，并且，在太阳能电池的背面的边缘存在未设置所述金属膜的电池单元露出区域，
所述金属膜与所述光电转换部相接，
所述背面金属电极的至少一部分设置于所述电池单元露出区域。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，太阳能电池的背面的所述电池单元露出区域的面积是设置有所述金属膜的区域的面积的0.05～0.5倍。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其中，所述背面保护材料具有光反射性。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其中，在未配置太阳能电池的区域设置有光反射部件。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池模块，其中，所述光反射部件在受光面侧的表面具有凹凸结构。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池模块，其中，所述光反射部件具有与相邻配置的太阳能电池的边平行而延伸存在的凸部。
7.根据权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其中，在所述太阳能电池串与所述受光面保护材料之间配置有受光面密封材料，在所述太阳能电池串与所述背面保护材料之间配置有背面密封材料，
所述背面密封材料的厚度大于所述受光面密封材料的厚度。
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