CN110010707A - 双面受光型太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

太阳能电池模块(1)具有:背面电极型的多个太阳能电池单元(2),其具备电极;布线基板(4),其在具有透光性的布线用基材(42)的一个面固定有多条布线(41)。所述布线(41)为截面圆形的导电材料,所述布线基板(4)的布线用基材(42)具有透光性。所述布线基板(4)设置了没有在所述布线用基材(42)上设置布线的透光部分。所述太阳能电池单元(2)具备没有配置所述电极的受光区域。

Description

双面受光型太阳能电池模块
申请/优先权涉及的援引加入
本申请根据日本专利法第119条(a)款,要求基于2017年12月27日在日本申请的日本特愿2017-251075的优先权。其全部内容通过在此引用而并入本申请。
技术领域
本发明涉及使用与双面受光对应的背面电极型的太阳能电池单元得到的双面受光型太阳能电池模块。
背景技术
利用自然能源的新能源技术备受瞩目,作为其中之一,对利用太阳能的系统的关注日益提高。尤其是利用光电转换效果将光能转换为电能的太阳光发电系统,可广泛用作得到清洁能源的手段。
太阳能电池单元中主流是将硅晶体用于太阳能电池元件以谋求高输出化,而且在推进没有在硅基板的受光面形成电极而在其背面形成n型用电极和p型用电极的、即所谓背面电极型的太阳能电池单元的开发。
例如,日本特开2012-99569号公报(专利文献1)公开了一种背面电极型的太阳能电池单元,其中,在硅基板的背面,n型用电极和p型用电极分别在同一方向扩展配设。这种背面电极型的太阳能电池单元与布线板重合而构成太阳能电池模块。
现有的布线板的布线材料可使用通过镀覆法形成的铜箔等金属箔,为了减小电阻而扩大布线材料的宽度从而确保截面积。近年来,也在推进能够由太阳能电池单元的受光面和背面接受光的双面受光型的太阳能电池单元、使太阳光能够向双面受光型太阳能电池单元的背面侧入射的双面受光型太阳能电池模块的开发。
双面受光型的太阳能电池单元与通常的单面受光型的太阳能电池单元相比能够增加受光量,从而能够使转换效率提高。然而,如果将上述专利文献1所记载的背面电极型的太阳能电池单元和布线板组合得到的太阳能电池模块制成双面受光型,则存在背面的大部分被布线材料即金属箔覆盖,难以使太阳能电池单元的背面的受光量增加的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双面受光型太阳能电池模块,其使用背面电极型的太阳能电池单元,并且组合与双面受光对应的布线基板,不仅由没有形成电极的正面接受光,也考虑到由形成有电极的背面接受光。
为了达成上述目的,本发明的解决手段的对象为一种双面受光型太阳能电池模块,其具备:半导体基板;多个背面电极型的太阳能电池单元,其在所述半导体基板的一个面具备电极;以及布线基板,其在具有透光性的布线用基材的一个面固定有多条布线,多个所述太阳能电池单元由所述布线电连接。该双面受光型太阳能电池模块的特征在于,所述布线为截面圆形的导电材料,所述布线基板具备没有在所述布线用基材上设置所述布线的透光部分,所述太阳能电池单元具备没有在所述半导体基板的一个面配设电极的受光区域。
根据本发明,能够提供具备背面电极型的太阳能电池单元和布线基板的双面受光型太阳能电池模块。
附图说明
图1为示出本发明的第一实施方式涉及的双面受光型太阳能电池模块所应用的太阳能电池单元的俯视图。
图2为包含与所述太阳能电池单元的电极正交的剖面的双面受光型太阳能电池模块的放大剖视图。
图3为示出所述双面受光型太阳能电池模块的概要的剖视说明图。
图4为示出在所述双面受光型太阳能电池模块中布线对太阳能电池单元的连接方式的说明图。
图5为示出构成所述双面受光型太阳能电池模块的布线基板的一例的俯视图。
图6为示出所述双面受光型太阳能电池模块中的太阳能电池单元和布线基板的配置方式的一例的说明图。
图7为示出所述双面受光型太阳能电池模块中的太阳能电池单元和布线基板的配置方式的其他例的说明图。
图8为从电极形成面即背面侧观察相邻多个所述太阳能电池单元的俯视图。
图9(a)和图9(b)为示出所述双面受光型太阳能电池模块中的太阳能电池单元和布线基板的固定方法的剖视说明图。
图10为示出本发明的第一实施方式涉及的双面受光型太阳能电池模块的俯视图。
图11为示出构成本发明的第二实施方式涉及的双面受光型太阳能电池模块的太阳能电池单元的俯视图。
图12为示出本发明的第三实施方式涉及的双面受光型太阳能电池模块的概要的剖视说明图。
图13为示出所述第三实施方式涉及的双面受光型太阳能电池模块的其他例的概要的剖视说明图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式涉及的双面受光型太阳能电池模块。
(第一实施方式)
第一实施方式涉及的双面受光型太阳能电池模块(以下简称为太阳能电池模块)是具备用布线基板4电连接的多个背面电极型的太阳能电池单元2的结构。
图1为示出第一实施方式涉及的太阳能电池模块1所应用的背面电极型的太阳能电池单元2的俯视图。另外,图1中示出电极形成面,在以下说明的实施方式中,在太阳能电池单元2中,将设置有图1所示的电极的面作为背面,将其相反侧的面作为正面。此外,虽然没有图示,但是在太阳能电池模块1的边缘安装有框体的情况下,包含该框体在内称为太阳能电池模块1。在硅基板21中,设置有电极的一面为背面(太阳能电池单元2的背面),其相反侧的一面为直接面向接受太阳光的方向的正面。
如图1所示,在硅基板21的背面,多个n型用电极(第一电极)26和p型用电极(第二电极)27分别以规定间隔交替配设。这些n型用电极26和p型用电极27被形成为整个长度具有相等宽度,电极间距也几乎为固定。在硅基板21的背面,n型用电极26与p型用电极27之间的没有形成电极的区域成为能够接受从背面侧入射的光而发电的背面侧的受光区域。
图2为包含与图1中的太阳能电池单元2的各电极正交的截面的太阳能电池模块1的放大剖视图。背面电极型的太阳能电池单元2在正面具有作为用于在硅基板21的正面抑制光反射的结构而形成的凹凸形状。进而,硅基板21的正面侧形成有抗反射膜22。另外,凹凸形状也可以设置在硅基板21的背面侧的背面侧的受光区域上。
作为硅基板21,能够使用例如由具有n型或p型中任一导电类型的多晶硅或者单晶硅等形成的基板。作为硅基板21的厚度,期望为50μm以上且400μm以下左右。作为抗反射膜22,能够使用由氮化硅形成的膜。
硅基板21的背面侧可以形成有钝化膜25。作为该钝化膜25能够使用由氧化硅形成的膜,但设置于硅基板21的钝化膜25不限定于此,也能够使用例如氮化硅膜、氧化硅、氧化铝或它们的层叠体等。通过钝化膜25,能够抑制在太阳能电池单元2背面侧的硅与电极的界面处空穴与电子复合,能够降低发电损耗。
太阳能电池单元2为也可使光从背面入射而进行发电的双面受光型的太阳能电池单元,在背面侧配置有钝化膜25的情况下,背面侧的受光区域的钝化膜25需要透光。在该情况下,钝化膜25优选对波长400nm以上的光的消光系数为0.05以下,优选厚度为10nm~100nm的范围。
由此,能够兼顾钝化膜25的透光性和钝化性,并且不仅能够由正面侧受光,还能够由背面侧受光。为了更高效地进行背面发电,硅基板21的背面侧可以设置有凹凸形状。
在硅基板21的内部,在背面侧形成有:包含磷等n型杂质的n型杂质扩散区域23;包含硼、铝等p型杂质的p型杂质扩散区域24。
在具有n型或p型的导电类型的硅基板21的内部,在n型杂质扩散区域23或p型杂质扩散区域24与硅基板21的界面处,形成有多个PN结。在硅基板21的背面上设置有:经由接触孔与n型杂质扩散区域23连接的n型用电极26(第一电极)、以及经由接触孔与p型杂质扩散区域24连接的p型用电极27(第二电极),所述接触孔通过去除钝化膜25的一部分而设置。
作为n型用电极26和p型用电极27,能够使用例如Ag、Ti/Pd/Ag、Ti/W/Cu、Ni/Cu等金属。从太阳能电池单元2的正面侧和背面侧入射的光使PN结产生电子和空穴,经由n型用电极26和p型用电极27将该电子和空穴以电流的形式导出到外部。另外,硅基板21的背面侧可以不设置上述钝化膜25。
如图2所示,太阳能电池单元2的背面侧配置有布线基板4,该布线基板4中布线41通过粘接材料43固定在布线用基材42上。太阳能电池单元2与布线基板4固定成n型用电极26和p型用电极27与布线41接触的状态。
图3为示出第一实施方式涉及的太阳能电池模块1的概要的剖视说明图,更详细地示出图2记载的太阳能电池单元2和布线基板4的固定结构涉及的部分。图4为通过部分截面而示出布线41对太阳能电池单元2的连接方式的说明图。图5为示出构成太阳能电池模块1的布线基板4的一例的俯视图。
如图3所示,在太阳能电池模块1中,太阳能电池单元2被固定树脂92等固定于布线基板4,在透光性基材81与背面侧保护材料82之间被具有透光性的密封树脂(密封材料)83密封。透光性基材81为使用玻璃、透明塑料材料等具有透光性的材料得到的板状部件。背面侧保护材料82可使用具有耐候性的树脂制的膜材、片材,除此以外还可以使用包含玻璃、塑料或金属等的板状部件。密封树脂83能够使用乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚烯烃等热塑性树脂。
太阳能电池单元2的背面侧的n型用电极26和p型用电极27与设置于布线基板4的布线41电连接。布线41将相邻两个太阳能电池单元2彼此电连接。布线41可使用截面圆形的铜线(引线铜线)。在该情况下,布线41的截面形状为圆形是指布线41的外周面形成为在外周方向圆润的曲面,也可以不一定是正圆的截面形状,例如也包含椭圆形状的截面形状。
如果是现有的扁平铜线、铜箔布线等布线材料,则为了减小电阻而需要增大宽度以增大其截面积,因此背面侧的大部分被布线材料覆盖。与此相对,如图3所示,通过使用该具有圆形截面的布线41,从而使太阳能电池单元2的背面电极与布线41的接触部分在截面方向接近点接触(接触点)。因此,与现有相比,能够显著减小光无法入射的区域的面积,能够增大背面侧的受光面积。
如图4所示,n型用电极26和p型用电极27优选构成为:在沿箭头Y4方向投影观察太阳能电池单元2的情况下,n型用电极26和p型用电极27的投影区域包含在布线41的投影区域中。这可以通过例如n型用电极26和p型用电极27的X方向的宽度小于布线41的直径从而达成。
另外,n型用电极26和p型用电极27的X方向的宽度小于布线41的X方向的最大宽度即可。在布线41的截面形状为圆形的情况下,X方向的最大宽度与布线41的直径一致。例如,在布线41的截面形状为椭圆形的情况下,如果是X方向长的椭圆形则布线41的最大宽度与长轴的长度一致,如果是X方向短的椭圆形则布线41的最大宽度与短轴的长度一致。n型用电极26和p型用电极27的X方向的宽度优选小于这些最大宽度。背面电极的宽度越小则背面侧的受光区域越大而越能够增加光的入射量,根据电极的强度以及接触电阻值等作为太阳能电池模块的性能不会恶化的范围,能够适当确定电极的宽度。
在本实施方式中,n型用电极26和p型用电极27的宽度(X方向的长度)期望小于布线41的直径(相当于布线41的宽度;X方向的长度)。作为一例,n型用电极26和p型用电极27的宽度为100μm,小于布线41的宽度(直径)120μm。由此,在太阳能电池单元2的背面侧的n型用电极26与p型用电极27之间,对于没有设置电极的区域即背面侧的受光区域,形成了没有设置布线41的受光区域。对于该受光区域,能够使太阳光SL广泛入射。
能够使布线41在图4的Y方向(与太阳能电池单元2的正面正交的方向)的长度大于作为金属箔的情况。因此,即使考虑由太阳能电池单元2收集的电流的电阻值,也能够减小布线41的X方向(与太阳能电池单元2的正面平行的方向)的宽度。
由此,能够使更多的太阳光SL从太阳能电池单元2的背面侧入射在太阳能电池单元2,能够扩大太阳能电池单元2的受光区域。而且,由于使用截面形状为圆形的铜线作为布线41,因此能够使入射在太阳能电池单元2的太阳光SL在铜线的外表面发生漫反射,从而能够增大太阳能电池单元2的背面侧的发电量。此外,布线41能够应用通常在市场上流通的引线铜线,能够廉价地制造太阳能电池模块1。
例如,将使用银浆料得到的印刷电极用作n型用电极26和p型用电极27,能够使用被覆了焊料的铜布线作为布线41。由此,能够将n型用电极26和p型用电极27以及布线41加热而进行焊料连接。此外,对于n型用电极26和p型用电极27与布线41的连接,除了以焊料为首的金属接合以外,也能够通过导电性粘接材料、ACF(Anisotropic Conductive Film、各向异性导电膜)、或ACP(Anisotropic Conductive Paste、各向异性导电浆料)进行连接。此外,如果能够通过互相接触的n型用电极26和p型用电极27与布线41得到电连接,则可以不使用焊料等接合部件91而仅通过后述的固定树脂92进行连接。
太阳能电池单元2在背面侧的俯视图中具有太阳能电池单元2的n型用电极26(第一电极)、p型用电极27(第二电极)及布线41均没有配置的受光区域。受光区域的面积优选为太阳能电池单元2的面积的50%以上。由此,能够使太阳光从电极形成面侧入射到太阳能电池单元2,能够增加从太阳能电池单元2的背面侧入射的太阳光SL而进一步扩大发电区域。从扩大发电区域的观点出发,该受光区域的面积优选以较大的比例构成,更优选相对于太阳能电池单元2的面积为75~95%。在超过95%的情况下,n型用电极26、p型用电极27或布线41中任一者配设的区域小(细),考虑到串联电阻的影响,因此优选设为95%以下。
(布线基板)
第一实施方式涉及的太阳能电池模块1通过使用布线基板4从而实现布线41的连接形态。如图5所示,布线基板4中在布线用基材42上固定有多条布线41,具有在太阳能电池单元2的排列方向所对应的MD方向(图5中为图中左右方向)上延伸得很长的形状。排列的多个太阳能电池单元2的n型用电极26和p型用电极27与布线41电连接。
作为布线用基材42,可使用例如:聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯、聚酰亚胺等、具有绝缘性和透光性的透明树脂膜材、片材、板材等。能够使用例如厚度75μm左右的以PET作为主成分的树脂片,使用直径约为150μm的引线铜线作为布线41。
布线用基材42所使用的树脂材料优选与使粘接材料43软化时的温度相比具有更高的耐热性。根据该树脂材料,能够在进行密封时抑制布线用基材42大幅变形,抑制布线用基材42上的布线41的位置变化,能够保持太阳能电池单元2与布线基板4高品质地连接。
例如,为了在层压等加热和压合工序中维持布线形态,布线用基材42优选为不会在130℃~180℃的处理温度发生熔融的材料。此外,该熔点优选比所述处理温度高50℃以上。熔点对于所述聚萘二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯均为260℃。
布线用基材42只要具有透光性和绝缘性则其材质不限定于树脂,例如能够使用玻璃板,或者能够使用组合透明树脂和透明玻璃纤维得到的透光性强化树脂等。此外,从能够增大来自背面的光入射量的方面出发,优选将布线41固定于布线用基材42的粘接材料43也为透光性。
布线41沿布线基板4的长度方向延伸设置,包含第一布线411和第二布线412。第一布线411和第二布线412与配置于其上的太阳能电池单元2的n型用电极26和p型用电极27对应,分别沿MD方向延伸设置。
这些第一布线411和第二布线412是截面为圆形的引线铜线,通过粘接材料43贴附在布线用基材42的正面,构成布线图案。第一布线411与第二布线412沿着作为与MD方向交叉的方向的TD方向按照固定间隔交替配置。
各第一布线411部分埋入布线用基材42上所形成的粘接材料43,其下表面以及两侧面的一部分均接合于粘接材料43(参照图9(a))。第二布线412也同样设置。
在使用树脂膜材作为布线基板4的布线用基材42的情况下,在卷绕成辊状并进行制造时,MD方向(卷绕方向)与TD方向(相对于MD方向交叉的方向)上的热收缩率产生数倍至数十倍的差。例如,鉴于通常的PET膜对于150℃、30分钟的加热处理在MD方向约为2%且在TD方向约为0.2%,通过将电极图案纤细而设计余量很少的方向作为TD方向,从而能够制成热收缩的影响充分小的布线用基材42。此外,也能够使用与PET等膜状基材相比热伸缩率小的玻璃、组合透明树脂和透明玻璃纤维得到的透光性强化树脂等。
在布线基板4上,第一布线411和第二布线412的条数能够根据太阳能电池单元2的n型用电极26和p型用电极27的形状、大小等而设为任意条数。例如,在布线用基材42上涂布粘接材料43,按照与太阳能电池单元的电极相同的间隔设置相同条数的布线41。然后,在配置太阳能电池单元时,通过用激光等将布线41部分地切割以使相邻的太阳能电池单元彼此以电方式串联连接,从而能够形成布线图案。
对于这样的布线基板4,在本实施方式涉及的太阳能电池模块1中,多个太阳能电池单元2在布线基板4上相邻配置。
图6和图7为说明太阳能电池单元2和布线基板4的配置方式的例子的说明图。在这些附图中,对于布线基板4的第一布线411和第二布线412相对于太阳能电池单元2的背面侧的配置关系,示出从布线基板4和太阳能电池单元2的背面侧观察的情况。
如图所示,太阳能电池单元2在背面侧具有多个n型用电极26和p型用电极27,相邻的太阳能电池单元2的n型用电极26和p型用电极27通过布线基板4的布线41而连接。由此,相邻的太阳能电池单元2被连接。在本实施方式中,n型用电极26、p型用电极27及布线41直线状地配置。
在使用引线铜线得到布线图案的情况下,与将扁平铜线或铜箔图案化而形成的现有布线图案不同,难以使引线铜线预先形成屈曲形状而粘接在布线用基材42上。对此,在本实施方式中,由于是布线41直线状地配置的布线图案,因此即使采用截面圆形的引线铜线作为布线41,也能够容易地进行粘接。
此外,通过直线状的配置,从而能够将直线状延伸的引线铜线直接粘接在布线用基材42上,作为布线41而固定。在固定后,也能够使用激光加工、机械加工等去除规定位置的布线41,由此容易地将布线41分成第一布线411和第二布线412。
在图6所示的方式中,布线基板4设置成:在相邻的太阳能电池单元2中,连接一个太阳能电池单元2的n型用电极26与另一个太阳能电池单元2的p型用电极27。布线基板4的布线41中,第一布线411连接于一个太阳能电池单元2的n型用电极26以及与其相邻的太阳能电池单元2的p型用电极27。此外,第二布线412连接于一个太阳能电池单元2的p型用电极27以及与其相邻的太阳能电池单元2的n型用电极26。
在图6中,布线基板4的各布线41设为:与n型用电极26的一个端部到相邻的太阳能电池单元2的p型用电极27的另一端部的长度几乎相同的长度。布线41的长度没有特别规定,能够通过图6这样的结构从而经由电阻小于n型用电极26、p型用电极27的各布线41收集太阳能电池单元2整体的电流。此外,能够抑制由此集电时的电阻损耗,提高集电效率。
布线41通过从n型用电极26和p型用电极27的一个端部到另一端部进行配置,从而能够使由太阳能电池单元2收集的电流流入布线41。此外,不需减小布线41的长度方向的n型用电极26和p型用电极27的电阻,能够减薄其厚度,从而能够降低昂贵的电极材料的用量。虽然对于太阳能电池单元2的背面上没有配置电极区域不能期待光入射,但由于布线41沿电极整体重叠,因此布线41不会导致背面侧的受光区域的面积大幅降低,能够确保受光区域。
在图7所示的方式中,布线基板4设置成:在连接相邻的太阳能电池单元2中,连接一个太阳能电池单元2的n型用电极26与另一个太阳能电池单元2的p型用电极27。在该情况下,布线41从n型用电极26的中央到相邻的太阳能电池单元2的p型用电极27中央进行配置。即,例如,布线基板4的第一布线411在一个太阳能电池单元2的n型用电极26的中央到与其相邻的太阳能电池单元2的p型用电极27的中央之间进行连接。
通过布线基板4的布线41(第一布线411和第二布线412)从而相邻的太阳能电池单元2的极性不同的电极彼此相互连接,其在电池单元排列方向重复,由此,多个太阳能电池单元2以电方式串联连接。考虑到集电效率与发电效率的平衡,能够适当调节背面电极与布线41重叠的区域的大小,使得作为太阳能电池模块1的发电性能最高。
图8为从电极形成面即背面侧观察相邻两个太阳能电池单元2而示出的俯视图。n型用电极26和p型用电极27优选配置成:在使太阳能电池单元2在基板面内旋转180°的情况下,n型用电极26和p型用电极27的位置被替换。通过这样配置全部太阳能电池单元2的电极,从而使串联连接的太阳能电池单元2每隔一个翻转180°进行设置,此时,能够以直线形式使用作为布线41的引线铜线等而连接于n型用电极26和p型用电极27。由此,不仅生产效率提高,而且对布线41的应力负荷也会降低,因此太阳能电池单元2间的布线的可靠性提高。
在此,“n型用电极26和p型用电极27的位置被替换”并非谋求在使太阳能电池单元2在基板面内旋转180°的情况下n型用电极26与p型用电极27的位置完全一致,而是只要电极的配设位置的至少一半重叠即可。
优选:在n型用电极26和p型用电极27在太阳能电池单元2的基板面内的一个方向上交替配置的情况下,使太阳能电池单元2在基板面内旋转180°,由此,n型用电极26和p型用电极27中至少一者的配设位置被替换。
(布线基板与太阳能电池单元的固定方法)
参照附图说明第一实施方式的背面电极型的太阳能电池单元2与布线基板4的固定方法。图9(a)和图9(b)为示出太阳能电池单元2和布线基板4的固定方法的剖视说明图。另外,在图9(a)和图9(b)中,没有区分布线基板4上的第一布线411与第二布线412而作为布线41进行说明。
如图9(a)所示,使太阳能电池单元2与布线基板4相向配置。布线基板4的布线41配置在太阳能电池单元2的n型用电极26和p型用电极27的电极图案对应的位置。布线基板4的布线41具有圆形的截面,使用粘接材料43固定在布线用基材42上。包含第一布线411和第二布线412的布线41按照与n型用电极26和p型用电极27相同的间距进行配置。
多条布线41间配设有绝缘性粘接材料等未固化的固定树脂92。固定树脂92固定布线用基材42和太阳能电池单元2,设置在没有配置布线41的区域的布线用基材42上的至少一部分。固定树脂92为用于固定布线用基材42和太阳能电池单元2的粘接材料,在太阳能电池模块最终完成的阶段具有透光性。
粘接材料43和固定树脂92能够使用相同材料,也能够使用不同材料。为了保持布线41的固定位置为高精度,固定布线41的粘接材料43优选固化状态的耐热性较高,更优选为不会因热而软化的热固性树脂。或者,为了使截面圆形的布线41不会发生偏移地固定在布线用基材42上,粘接材料43可以是能够仅通过挤压而固定的粘合材料。固定树脂92可以设置在太阳能电池单元2的没有形成背面的电极的背面侧的受光区域上。
作为固定树脂92的设置方法,能够举出例如丝网印刷、点胶机涂布或喷墨涂布等方法。其中,优选使用丝网印刷。通过这样的方法,从而能够简易、低成本且短时间地设置固定树脂92。
固定树脂92优选仅配置在太阳能电池单元2的n型用电极26与p型用电极27之间的背面侧的受光区域上。由此,构成为固定树脂92不会侵入n型用电极26和p型用电极27与布线41之间,能够提高太阳能电池单元2的电极与基材的布线之间的电连接的稳定性。
另外,可以在太阳能电池单元2的n型用电极26和p型用电极27间以及布线基板4的布线41间分别设置固定树脂92。
作为固定树脂92,能够使用可B阶化的树脂。可B阶化的树脂是指这样的树脂:在加热液体状态的未固化的固定树脂92时,粘度上升而成为固化状态(第一固化状态),然后,如果温度上升则粘度降低而软化,然后如果温度进一步上升则再次粘度上升而成为固化状态(第二固化状态)。
使配设在布线41间的未固化的固定树脂92固化,成为第一固化状态。未固化的固定树脂92例如通过加热或紫外线等光的照射而固化成为第一固化状态。由此,固定树脂92能够得到与未固化的状态相比粘合力和流动性下降的第一固化状态。
第一固化状态的固定树脂92优选:与常温(约25℃)的未固化状态相比,粘度高,具有形状保持性(只要不施加外力则不会变形的性质),并且为粘接性低的状态(该状态具有:即使太阳能电池单元2、布线基板4接触固定树脂92的表面,固定树脂92也不会附着的程度的粘接性)。在该情况下,在后述的树脂接合部件91的工序中,能够采用生产率高的印刷工序。
在通过加热使未固化状态的固定树脂92成为第一固化状态的情况下,其温度优选低于后述的第一固化状态的固定树脂92发生软化的温度、以及从软化状态变为第二固化状态的温度。通过控制加热温度,从而防止未固化状态的固定树脂92演变至软化状态、第二固化状态。
太阳能电池单元2的n型用电极26和p型用电极27各自的表面设置有接合部件91。作为接合部件91,能够使用例如包含焊料等导电性物质的材质。能够使用例如丝网印刷、点胶机涂布或喷墨涂布等方法来设置接合部件91。此外,不仅能够对太阳能电池单元的电极设置接合部件,也能够使用预先实施了焊料镀覆的布线41。
另外,如果利用固定树脂92的连接能够得到彼此接触的背面电极(n型用电极26和p型用电极27)与布线基板4上的布线41之间的电连接,则也可以没有接合部件91。此外,接合部件91、固定树脂92不需配置在各自设置的区域整个面,也可以在这些区域中部分配置。
如图9(b)所示,在布线基板4上设置太阳能电池单元2,进行重叠。以太阳能电池单元2的n型用电极26和p型用电极27隔着接合部件91与布线41相向的方式进行太阳能电池单元2与布线基板4的重叠。
对于重叠的太阳能电池单元2与布线基板4,通过加压并加热、或者照射光,从而使太阳能电池单元2与布线基板4贴合。第一固化状态固定树脂92在第一固化状态的基础上粘度下降而成为软化状态。
位于太阳能电池单元2的n型用电极26与p型用电极27间的软化状态的固定树脂92,在太阳能电池单元2与布线基板4的布线用基材42之间发生变形,进入布线41间。此外,接合部件91中的导电性物质也因加热而熔融,在太阳能电池单元2的电极与布线用基材42的布线41之间发生变形。
软化状态的固定树脂92进一步通过加热或紫外线等光的照射而粘度上升,再次固化,成为第二固化状态。第二固化状态是基于树脂的交联反应的固化,因此,固定树脂92不会再次软化,而成为稳定的固化状态。由此,能够精度良好且牢固地接合太阳能电池单元2与布线基板4。
如果如上所述地接合太阳能电池单元2与布线基板4,则n型用电极26和p型用电极27与多条布线41电连接,能够形成太阳能电池串列3。此外,通过在这样的固定有多条布线41的布线基板4上压合多个太阳能电池单元2,从而能够一次性地进行相邻的太阳能电池单元2的布线和连接,大幅度提高生产效率。
通过使用布线基板4,从而即使对于布线41采用截面圆形的引线铜线,也能够提高连接太阳能电池单元2的背面电极与布线41时的位置精度。例如,如果是由现有的扁平铜线形成的内连接器,则置于平面上位置也不会偏移,此外,能够通过具有吸附部的机器人手臂等保持位置精度良好。另一方面,引线铜线即使置于平面上也容易滚动,其位置不稳定,而且通过机器人手臂等的吸附部也不易固定。
相对于此,在本申请发明中,预先在布线用基材42上固定布线41,因此,即使使用引线铜线也能够抑制位置偏移,能够高精度地配合位置而连接太阳能电池单元2与布线基板4。通过采用截面圆形的布线41,从而能够抑制布线电阻并增大向太阳能电池单元2的背面侧的受光区域的光入射量,实现使用背面电极型的太阳能电池单元2得到的高效率的双面受光型太阳能电池模块。
以太阳能电池单元2和布线基板4被固定树脂92被固定的状态进行密封太阳能电池串列3的密封工序,从而通过密封工序的加热使接合部件91熔融。由此,能够非常简易且可靠地进行太阳能电池单元2的n型用电极26和p型用电极27与布线用基材42的布线的电连接。由于布线用基材42与密封材料分体,因此即使密封工序使密封材料软化熔融,固定在布线用基材42上的布线41的位置也不会大幅度改变,能够确保太阳能电池单元2的背面电极与布线41的连接的位置精度很高。
(太阳能电池模块)
如图2和图3所示,太阳能电池模块1重叠配置成透光性基材81、密封树脂83、太阳能电池串列3、密封树脂83、背面侧保护材料82,通过进行加热和加压从而被密封。加热例如以160℃进行。
通过这样以重叠状态进行加热,从而作为热塑性树脂的密封树脂83软化,然后冷却而固化。在密封树脂83固化时,太阳能电池单元2的电极与布线基板4的布线41被机械压合,从而电连接更为可靠。由此,形成透光性基材81、太阳能电池单元2、布线基板4及背面侧保护材料82为一体的太阳能电池模块1。
太阳能电池单元2和布线基板4配置在透光性基材81与背面侧保护材料82之间。透光性基材81与背面侧保护材料82之间被密封树脂83所密封。密封树脂83和布线用基材42具有透光性,背面侧保护材料82具有反射光的特性。
背面侧保护材料82所反射的太阳光SL向太阳能电池单元2的背面侧入射。布线基板4的布线用基材42和固定树脂92具有透光性,因此从背面侧入射的太阳光SL能够入射到太阳能电池单元2。
太阳能电池单元2是光能够从正背两面入射的双面受光型的结构,因此能够提高太阳能电池模块1的发电效率。布线基板4的截面圆形的布线41能够抑制对于太阳能电池单元2的投影面积并且降低电阻损耗。而且,布线41的表面为曲面,因此能够使从背面侧入射的光漫反射,漫反射的光的一部分入射到太阳能电池单元2的背面侧,由此能够增大背面侧的受光区域的发电量。
布线41截面为圆形,因此与n型用电极26和p型用电极27的接触面积小,很可能发生布线41的位置偏移、接触不良。尤其是作为双面受光型的太阳能电池单元2,由于极力减小布线41的宽度而形成,因此对于位置偏移的允许程度变低。对此,本实施方式涉及的太阳能电池模块1使用预先通过粘接材料43将布线41固定于布线用基材42得到的布线基板4而构成。由此,能够精度良好地连接布线41与n型用电极26和p型用电极27,能够防止位置偏移、接触不良的发生。
图10为示出第一实施方式涉及的太阳能电池模块1的一例的俯视图。图10中示出从背面侧观察太阳能电池模块1,其中,在布线基板4上多个太阳能电池单元2串联连接,使多个该串联连接的列在与太阳能电池单元2的串联连接方向交叉的方向上连接,得到该太阳能电池模块1。
例如,如图10所示,图中,连接于n型用电极26a的第一布线411a从配置在上层的布线基板4的左端的太阳能电池单元2a起,向布线用基材42的左侧端部方向延伸。此外,连接于p型用电极27b的第二布线412b从配置在下层的布线基板4的左端的太阳能电池单元2b起,向布线用基材42的左侧端部方向延伸。这些第一布线411a与第二布线412b例如使用焊料等导电性部件而通过母排布线50彼此电连接。
在图10所示的布线基板4的图中的右侧端部,各布线41向右侧端部方向延伸,连接有母排布线50。这些右侧端部的各母排布线50分别连接至用于将太阳能电池模块1所产生的电流向外部导出的外部导出布线(未图示)等。
本实施方式的太阳能电池模块1不仅能够接受来自太阳能电池单元2的正面朝向的方向的日光,而且也能够作为双面受光型太阳能电池模块而工作,因此在设置太阳能电池模块1时,可以与通常的单面受光的太阳能电池模块同样进行。由此,本实施方式的太阳能电池模块1适于设置在住宅、工厂等的屋顶上的太阳光发电系统。
(第二实施方式)
图11为构成第二实施方式涉及的太阳能电池模块1的太阳能电池单元2的背面侧的俯视图。该实施方式涉及的太阳能电池模块1与第一实施方式涉及的太阳能电池模块1的太阳能电池单元2的电极图案不同。
如图所示,n型用电极26和p型用电极27分离成多个岛状部分,布线41电连接于多个岛状的n型用电极26和p型用电极27。通过将n型用电极26和p型用电极27分离成多个岛状部分,从而能够削减电极金属的用量,能够抑制太阳能电池单元2的制造成本,并且能够减小太阳能电池单元2的背面被电极覆盖的区域而增大背面侧的受光区域,能够提高发电效率。
另外,太阳能电池模块1所应用的太阳能电池单元2的电极图案不限定于图1和图11所示的方式。例如,可以是未图示的指形电极横跨地连接于图1中的全部n型用电极26和p型用电极27的结构,能够应用具有多种多样的电极图案的太阳能电池单元2。
(第三实施方式)
图12为示出第三实施方式涉及的太阳能电池模块1的概要的剖视说明图,图13为示出第三实施方式涉及的太阳能电池模块1的其它例子的概要的剖视说明图。该实施方式涉及的太阳能电池模块1使用透光性基材即玻璃作为背面侧保护材料82。
该太阳能电池模块1中,在透光性基材81(玻璃)与背面侧保护材料82(玻璃)之间配置太阳能电池单元2和布线基板4。透光性基材81(玻璃)与背面侧保护材料82(玻璃)之间被具有透光性的密封树脂83密封。因此,密封树脂83、布线用基材42及背面侧保护材料82(玻璃)均具有透光性。
布线基板4与背面侧保护材料82(玻璃)之间的结构为:虽然隔着密封树脂83,但从太阳能电池模块1的背面侧入射的太阳光SL能够透过背面侧保护材料82(玻璃)和密封树脂83,入射到太阳能电池单元2。由此,太阳能电池模块1能够使入射到太阳能电池单元2的光增加,改善发电量。另外,背面侧保护材料82只要是具有透光性的板状部件则不限定为玻璃,也可以由PET等透明塑料材料构成。
如图13所示,可以使用玻璃作为布线基板4的布线用基材42。在该情况下,构成布线用基材42的玻璃兼备背面侧保护材料82的功能,能够抑制制造成本。
此外,本实施方式的太阳能电池模块通过接受来自太阳能电池模块的正面和背面两方的日光,从而能够发挥作为双面受光型太阳能电池模块的功能。由此,本实施方式的太阳能电池模块适于模块背面空出而能够期待日照的平屋顶、立于野外的产业用太阳光发电系统、像围栏这样垂直设置的发电系统、采光型的太阳光发电系统。
实施例
作为本发明涉及的双面受光型太阳能电池模块的实施例,如下形成构成太阳能电池模块1的太阳能电池单元2和布线基板4。
太阳能电池单元2构成为:将硅基板21的背面排列配设的n型用电极26彼此的电极间距、p型用电极27彼此的电极间距设置为1.6mm。即,以0.8mm的间隔将n型用电极26与p型用电极27交替排列配设。
相对于此,将构成布线基板4的截面圆形的布线41设置成直径170μm的引线铜线。该引线铜线的截面积为0.0245mm2。在太阳能电池模块1中,布线41、n型用电极26及p型用电极27均未配设的区域与配设了它们中任一者的区域的宽度比为0.63mm/0.17mm。
作为比较例,在布线基板上,使用厚度35μm的铜箔,按照具有与所述实施例的铜线截面积相同的截面积的方式,形成布线图案。在该情况下,在具备比较例的布线基板的太阳能电池模块中,铜布线、n型用电极及p型用电极均为配设的区域与配设了它们中任一者的区域的宽度比为0.1mm/0.7mm。
因此,这表示:实施例涉及的太阳能电池模块1能够增加从太阳能电池单元2的背面侧入射的太阳光SL,扩大发电区域。
以上说明了本发明涉及的太阳能电池模块的实施方式,但本发明不限定于这些实施方式,而能够在权利要求所示的范围中进行各种变更,对于将不同实施方式所分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式,也包含在本发明的技术范围内。进而,通过组合各实施方式所各自公开的技术手段,从而能够形成新的技术特征。
本发明在不脱离其主旨或主要特征的前提下,能够以其他各种形式实施。因此,上述实施方式在任何方面均不过是单纯的例示,不可解释为限定。本发明的范围由权利要求书表示,不受说明书正文约束。进而,属于权利要求书的均等范围的变形、变更全部为本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,具备:
半导体基板;
背面电极型的多个太阳能电池单元,其在所述半导体基板的一个面具备电极;以及
布线基板,其在具有透光性的布线用基材的一个面固定有多条布线,
所述多个太阳能电池单元由所述布线电连接,
所述布线为截面圆形的导电材料,
所述布线基板具备没有在所述布线用基材上设置所述布线的透光部分,
所述太阳能电池单元具备没有在所述半导体基板的一个面配设电极的受光区域。
2.根据权利要求1所述的双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,
在所述太阳能电池单元的所述受光区域与所述布线基板的所述透光部分之间的至少一部分配设有透光性固定树脂。
3.根据权利要求1所述的双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,
所述受光区域的面积为所述太阳能电池单元的面积的50%以上。
4.根据权利要求1所述的双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,
所述电极具有彼此极性不同的第一电极和第二电极,
所述布线与所述第一电极和所述第二电极配置成:在从所述半导体基板的另一面进行投影的情况下,所述第一电极和所述第二电极的投影区域包含在所述布线的投影区域中。
5.根据权利要求1所述的双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,
所述电极具有彼此极性不同的第一电极和第二电极,
相邻配设的多个所述太阳能电池单元中,一个所述太阳能电池单元的所述第一电极与另一所述太阳能电池单元的所述第二电极通过所述布线连接,一个所述太阳能电池单元的所述第二电极与另一所述太阳能电池单元的所述第一电极通过所述布线连接。
6.根据权利要求5所述的双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,
所述第一电极、所述第二电极及所述布线沿所述太阳能电池单元的一边直线状地配置。
7.根据权利要求6所述的双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,
所述布线具有包含如下长度的长度:从一个所述太阳能电池单元的所述第一电极的一个端部到另一所述太阳能电池单元的所述第二电极的另一端部的长度。
8.根据权利要求6所述的双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,
所述布线从一个所述太阳能电池单元的所述第一电极配置到另一所述太阳能电池单元的所述第二电极。
9.根据权利要求5所述的双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,
所述第一电极和所述第二电极配置成:在使相邻的所述太阳能电池单元在所述半导体基板的面内旋转180°的情况下,所述太阳能电池单元上的所述第一电极与所述第二电极的位置互相替换。
10.根据权利要求1所述的双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,
所述太阳能电池单元和所述布线基板配置在透光性基材与背面侧保护材料之间,并且被具有透光性的密封树脂密封。
11.根据权利要求10所述的双面受光型太阳能电池模块,其特征在于,
所述背面侧保护材料具有透光性。
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