CN111403527A - 太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供太阳能电池，在串联连接多个太阳能电池单体而构成的太阳能电池中，在太阳能电池单体的端部不会产生裂缝。在连接多个太阳能电池单体(12)而构成的太阳能电池(10)中，具备：具有作为受光面的表面和作为表面的相反面的背面的多个太阳能电池单体；遍及多个太阳能电池单体的各太阳能电池单体的表面和在预定的连接方向上相邻的太阳能电池单体的背面地进行连接的接头线(13)；以及将接头线接合到太阳能电池单体的表面及背面的导电性接合材料层(14)，在太阳能电池单体的端部区域内，具有与接头线对置并且未形成导电性接合材料层的非接合部(15)，非接合部的长度为1mm至10mm。
Description
技术领域
本技术涉及一种串联连接多个太阳能电池单体而构成的太阳能电池。
背景技术
公知一种利用光伏效应来将光能转换成电力的太阳能电池。太阳能电池通常由串联连接的多个太阳能电池单体构成(例如专利文献1)。图1是串联连接的多个太阳能电池单体的局部侧剖视图。如图1所示，太阳能电池1由多个太阳能电池单体2构成。附图中，太阳能电池单体2具备位于上侧的作为受光面的表面和作为其相反面的背面。
当将图1的从左至右的方向定义为连接方向时，各太阳能电池单体2的表面与在该连接方向上相邻的下一个太阳能电池单体2的背面通过接头线3连接。这样，在太阳能电池1中，通过将各太阳能电池单体2依次与下一个太阳能电池单体2连接，来串联连接多个太阳能电池单体2。由此，在太阳能电池1中，根据所连接的太阳能电池单体2的个数，获得太阳能电池单体2单个的电动势的几倍以上的电动势。
图2是放大地示出通过接头线3连接的相邻的太阳能电池单体2的连接部分的侧剖视图。如图2所示，太阳能电池单体2的表面与接头线3、以及太阳能电池单体的背面与接头线3分别经由导电性接合材料层4接合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-258006号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在经由导电性接合材料层4将太阳能电池单体2接合到接头线3的工序中，首先，在太阳能电池单体2与接头线3之间夹入导电性接合材料层4。接下来，从接头线侧进行热加压，由此导电性接合材料层4熔融、再次固化，来接合太阳能电池单体2与接头线3。导电性接合材料层4包含导电性粒子，由此太阳能电池单体2与接头线3也电连接。
在这样的热加压工序中，因导电性接合材料层4的固化收缩、热收缩等对太阳能电池单体2施加应力，有时如图2所示地在太阳能电池单体2的端部产生裂缝5。裂缝5不仅在该热加压工序中产生，有时也在太阳能电池1的使用环境下产生。裂缝5使太阳能电池单体2的性能劣化，因此使太阳能电池1整体的性能劣化。
因此，本技术鉴于上述的课题，其目的在于提供一种太阳能电池，在利用经由导电性接合材料层接合的多个接头线来串联连接多个太阳能电池单体而构成的太阳能电池中，在太阳能电池单体的端部不会产生裂缝。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题，本技术的太阳能电池是连接多个太阳能电池单体而构成的太阳能电池，具备：多个太阳能电池单体，其具有作为受光面的表面和作为上述表面的相反面的背面；接头线，其遍及上述多个太阳能电池单体的各太阳能电池单体的上述表面和在预定的连接方向上相邻的太阳能电池单体的上述背面地进行连接；以及导电性接合材料层，其将上述接头线接合到上述太阳能电池单体的上述表面及上述背面，上述太阳能电池单体在端部区域具有与上述接头线对置并且未形成上述导电性接合材料层的非接合部，上述非接合部的长度为1mm至10mm。
发明的效果
根据本技术，在利用经由导电性接合材料层接合的多个接头线来连接多个太阳能电池单体而构成的太阳能电池中，能够抑制在太阳能电池单体的端部产裂缝。
附图说明
图1是示出现有的太阳能电池的结构的侧剖视图。
图2是现有的太阳能电池的侧剖视图。
图3是太阳能电池的俯视图。
图4是太阳能电池的立体图。
图5是说明太阳能电池的第一实施方式的侧剖视图。
图6是说明太阳能电池的第二实施方式的侧剖视图。
图7是说明太阳能电池的第三实施方式的侧剖视图。
图8是说明太阳能电池的第四实施方式的侧剖视图。
图9是说明太阳能电池的第五实施方式的侧剖视图。
图中：
10—太阳能电池，12—太阳能电池单体，13—接头线，14—导电性接合材料层，15a—非接合部，15b—非接合部。
具体实施方式
以下，参照附图对应用了本技术的太阳能电池进行详细说明。此外，本技术不仅限定于以下的实施方式，当然在不脱离本技术的主旨的范围内能够进行各种变更。并且，附图是示意性的图，各尺寸的比率等有时与现实情况不同。应参考以下的说明来判断具体的尺寸等。并且，当然在附图彼此之间，包括彼此的尺寸关系、比率不同的部分。
并且，附图中，对相同的构成要素标注相同的符号。为简化说明，在参照各图的记载中，不重复相同的构成要素的说明。
图3是基于本技术的太阳能电池10的俯视图。如图3所示，基于本技术的太阳能电池10具有串联连接预定尺寸例如6英寸尺寸的多个太阳能电池单体12而构成的组(strings)。太阳能电池单体12是将光能转换成电能的能量转换元件，例如也可以是晶体硅太阳能电池单体、非晶硅太阳能电池单体、微晶体硅太阳能电池单体、有机薄膜太阳能电池单体、染料敏化太阳能电池单体等公知的任意太阳能电池单体。
太阳能电池单体12通过接头线13连接。具体而言，接头线13通过导电性接合材料层14而与太阳能电池单体12连接，在多个太阳能电池单体12中，从作为各太阳能电池单体12的受光面的表面连续至在预定的连接方向上相邻的下一个太阳能电池单体的背面，来分别连接各太阳能电池单体的表面和与该太阳能电池单体相邻的太阳能电池单体的背面。
图4是示出太阳能电池单体12的连接结构的一例的立体图。如图4所示，太阳能电池单体12a的表面经由接头线13而与在箭头y方向上相邻的太阳能电池单体12b的背面连接，太阳能电池单体12b的表面经由接头线13而与在正交于箭头y方向的箭头x方向上相邻的太阳能电池单体12c的背面连接。这样，本说明书中的连接方向不一定是箭头y、箭头x所示的空间中的一个方向，而是指电连接方向、即从+侧至－侧或从－侧至+侧的一个方向。
接头线13例如可以由铜、铝、铁、金、银、镍、钯、铬、钼以及它们的合金等具有导电性的任意材料形成，并且也可以根据需要对上述金属实施镀金、镀银、镀锡、镀焊锡等。接头线的形状例如呈丝带状，接头线的宽度、厚度没有限制，能够根据目的来适当地选择。例如，优选的接头线的宽度是1mm～6mm，优选的接头线的厚度是5μm～300μm。
并且，图3中，利用平行的三根接头线13来连接各太阳能电池单体12，图4中，利用平行的两根接头线13来连接各太阳能电池单体12。这样，只要接头线13利用其导电性能够实现电连接相邻的太阳能电池单体12的目的即可，可以利用任意根数来连接太阳能电池单体12。
[导电性接合材料层]
导电性接合材料层14是电连接且机械式地连接接头线13与形成于太阳能电池单体的表面及背面的电极的接合层，例如使含有导电性粒子、膜形成树脂、固化性树脂、以及固化剂的树脂组成物固化来形成。构成导电性接合材料层14的未固化的树脂组成物例如呈薄片状地成形并沿接头线13粘贴，或者在接头线13涂覆糊状的树脂组成物。
在经由导电性接合材料层14将接头线3接合到太阳能电池单体2的工序中，接头线13的粘贴有树脂组成物的部位在太阳能电池单体的相对置的一对端部间临时粘贴在太阳能电池单体的表面及背面的预定位置。接下来，从接头线侧进行热加压，由此树脂组成物熔融、正式固化，来接合太阳能电池单体2与接头线3。由此，经由导电性接合材料层14来电接合并机械式地接合太阳能电池单体2与接头线3。
[非接合部]
如图5所示，在应用了本技术的太阳能电池单体12的端部区域，具有与接头线13对置且未形成导电性接合材料层14的非接合部15。通过设置非接合部15，能够避免太阳能电池单体12的伴随导电性接合材料层14的固化收缩、热收缩等产生的内部应力集中在单体端部，从而能够抑制在端部产生裂缝。
即，通过上述的接头线13的连接工序中的热加压，太阳能电池单体12因构成导电性接合材料层14的树脂组成物的固化收缩、热收缩等而承受到应力。该应力容易集中在太阳能电池单体12的经由导电性接合材料层14接合的接合部的端部，从而在一对端部间粘贴有接头线13的太阳能电池单体12中，在端部区域内承受应力。并且，在太阳能电池单体12的端部区域内，所承受到的应力不分散，产生裂缝的风险相对较高。
但是，在应用了本技术的太阳能电池单体12中，通过在容易集中应力的端部区域内设置非接合部15，能够抑制应力集中在端部区域，从而能够在针对应力的耐性较高的、比端部区域靠内侧的区域内承受应力。因此，能够抑制太阳能电池单体12在端部产生裂缝。
该非接合部15在沿接头线13从太阳能电池单体12的端部至太阳能电池单体12的内侧的区域为止的区域内形成。并且，非接合部15的长度优选为1mm至10mm。若将非接合部15的长度设为不足1mm，则抑制太阳能电池单体12的裂缝的效果降低。并且，若非接合部15的长度超过10mm，则接头线13与太阳能电池单体12的连接性降低，从而产生导致接头线13的连接强度降低、电阻的上升的担忧。
[第一实施方式]
图5示出本技术的第一实施方式。如图5所示，太阳能电池单体12与接头线13经由导电性接合材料层14接合。接头线13呈直线状地在太阳能电池单体12的相对置的一对端部间连接。并且，太阳能电池单体12在与接头线13平行的方向上具有L1的长度(单体长度)，并且导电性接合材料层14在与接头线13平行的方向上具有L2的长度(接合长度)，在该实施方式中，接合长度L2形成为比单体长度L1短。
而且，太阳能电池单体12在相对置的一对端部区域内具有接头线13与太阳能电池单体12对置并且未形成导电性接合材料层14的非接合部15a、15b。非接合部15a形成于与连接端部13a对置的区域，该连接端部13a是接头线13的太阳能电池单体12上的端部中的、连续至与该太阳能电池单体12相邻的太阳能电池单体12侧的连接端部，非接合部15b形成于与接头线13的配设在该太阳能电池单体12的端部区域的前端部13b对置的区域。在图5所示的实施方式中，在太阳能电池单体12的表面及背面分别形成有非接合部15a、15b。
并且，在图5所示的实施方式中，在与接头线13平行的方向上，将非接合部15a的长度设为Lx，并将非接合部15b的长度设为Ly。换言之，设于太阳能电池单体12的两面的导电性接合材料层14形成为从太阳能电池单体12的与接头线13平行的方向上的端部分别后退长度Lx及长度Ly。
如图5所示，在应用了本技术的太阳能电池10中，通过在太阳能电池单体12的端部区域内设置非接合部15，能够抑制在太阳能电池单体12的端部产生裂缝。这是因为：因非接合部15a、15b的存在，能够避免伴随导电性接合材料层14的固化收缩、热收缩等产生的内部应力集中在单体端部。具体而言，图5的非接合部15a的长度Lx及非接合部15b的长度Ly分别优选设定为1mm以上且10mm以下。若上述长度不足1mm，则抑制太阳能电池单体12的裂缝的效果降低。并且，若上述长度超过10mm，则接头线13与太阳能电池单体12的连接性降低，产生导致接头线13的连接强度降低、电阻的上升的担忧。
并且，在图5所示的实施方式中，形成于太阳能电池单体12的表面的端部区域的表面侧非接合部15与形成于太阳能电池单体12的背面的端部区域的背面侧非接合部15在太阳能电池单体的厚度方向上对置，并且在太阳能电池单体12的厚度方向上对置的表面侧非接合部15与背面侧非接合部15的长度相等。换言之，表面侧非接合部15与背面侧非接合部15的长度之差为0。具体而言，在太阳能电池单体12的一个端部区域内，形成于表面的非接合部15b与形成于背面的非接合部15a对置，并且非接合部15a的长度Lx与非接合部15b的长度Ly相等。由此，在太阳能电池单体12的表面和背面，导电性接合材料层14的接合长度相等，因构成导电性接合材料层14的树脂组成物的固化收缩等而施加的应力难以产生差异，从而能够抑制裂缝的产生。
此外，在太阳能电池单体12中，在厚度方向上对置的表面侧非接合部15与背面侧非接合部15的长度之差为10mm以下，优选为5mm以下，这在抑制因表面与背面的应力差而产生的形变来防止裂缝的产生的方面优选。若表面与背面的接合长度之差比上述值大，则在接合时施加给太阳能电池单体12的应力产生偏差，该压力的偏差会成为裂缝的原因。
[第二实施方式]
图6示出本发明的第二实施方式。在第二实施方式中，在太阳能电池单体12的背面，在接头线13的连续至与该太阳能电池单体12相邻的太阳能电池单体侧的连接端部13a形成有非接合部15a，并在接头线13的配设在该太阳能电池单体12的端部区域内的前端部13b形成有非接合部15b。
这样，在太阳能电池单体12的背面侧，通过在相对置的端部区域内形成非接合部15a、15b，也能够实现应力缓和，抑制裂缝的产生。
[第三实施方式]
图7示出本发明的第三实施方式。在第三实施方式中，在太阳能电池单体12的表面，在接头线13的连续至与该太阳能电池单体12相邻的太阳能电池单体侧的连接端部13a形成有非接合部15a，并在接头线13的配设在该太阳能电池单体12的端部区域内的前端部13b形成有非接合部15b。
这样，在太阳能电池单体12的表面侧，通过在相对置的端部区域内形成非接合部15a、15b，也能够实现应力缓和，抑制裂缝的产生。
[第四实施方式]
图8示出本发明的第四实施方式。在第四实施方式中，在太阳能电池单体12的表面及背面，在与接头线13的前端部13b对置的端部区域内形成有非接合部15b，导电性接合材料层14在与连接端部13a对置的端部区域内延伸而未设置非接合部15a。这是因为：在太阳能电池单体12中，当因构成导电性接合材料层14的树脂组成物的固化收缩、热收缩等而对太阳能电池单体12施加有应力时，与接头线13的连接端部13a对置的端部区域较难产生裂缝。因此，通过至少在与接头线13的前端部13a对置的端部区域内形成非接合部15b，就能够有效地防止裂缝的产生。并且，在第四实施方式中，通过直至接头线13的连接端部13a为止与太阳能电池单体12导通连接，能够实现接合强度的提高以及导通电阻的降低。
[第五实施方式]
图9示出本发明的第五实施方式。在第五实施方式中，在太阳能电池单体12的表面及背面，在与接头线13的连接端部13a对置的端部区域内形成有非接合部15a，导电性接合材料层14在与前端部13b对置的端部区域内延伸而未设置非接合部15b。这样，通过仅在与接头线13的连接端部13a对置的端部区域内形成非接合部15a，也能够实现太阳能电池单体12的表面及背面中的应力缓和，抑制裂缝的产生。
从第一～第五实施方式可知，非接合部15可以设于导电性接合材料层14的两侧，也可以仅设于单侧，并且可以设于太阳能电池单体12的两面，也可以设于单面。从下述的实施例可知，通过在太阳能电池单体12的至少一个面形成非接合部15，也获得抑制裂缝的效果。
(实施例)
接下来，对本技术的实施例进行说明。在该实施例中，形成有太阳能电池组，在该太阳能电池组中，利用在200μm厚的铜线的单面实施有20μm的镀焊锡的太阳能电池用的接头线来连接两片厚度160μm的6英寸尺寸的单结晶型太阳能电池单体。在太阳能电池单体与接头线的接合中使用了导电性粘接膜(Dexerials株式会社制造，SP104A1)。将接头线接合到太阳能电池单体的条件设为180℃、2MPa、10sec。
在各太阳能电池单体中，接头线呈直线状地在太阳能电池单体的相对置的一对端部间连接，在相对置的一对端部区域内，具有接头线13与太阳能电池单体12对置并且未形成导电性接合材料层14的非接合部15a、15b。而且，变更形成在与接头线13的连接端部13a对置的区域内的非接合部15a的长度Lx、以及形成在与接头线13的前端部前端部13b对置的区域内的非接合部15b的长度Ly，分别准备五组经由导电性接合材料层14并利用加热按压来接合太阳能电池单体与接头线的样本。
而且，目视观察来确认各样本的太阳能电池单体的裂缝，并确认到产生裂缝的片数(片)。接下来，通过EL检查来确认裂缝的有无，并确认到产生裂缝的片数(片)。
另外，判定出经过200个－40℃～125℃的温度循环后的样本的降低率。具体而言，基于JIS C8912规定，使用与等级A相当的太阳光模拟器，并且使用氙气灯作为光源，测定出太阳能电池组的初始输出值。之后，在上述温度循环试验后，使用与上述初始输出值相同的方法测定出输出值。根据上述值，将相对于初始输出值的温度循环试验后的输出值作为降低率(％)。在该实施例中，将该降低率为1％以下的样本评价为G(good：优)，将降低率为20％以上的样本评价为B(bad：差)，并将其中间评价为I(intermediate：中)。
[实施例1]
在实施例1中，将图8所示的Lx设为0mm并将Ly设为2mm，准备五组经由导电性接合材料层来压热接合太阳能电池单体与接头线的样本。目视观察确认到的裂缝数为0，通过EL检查确认到的裂缝数为0，从而温度循环试验后的降低率为1％以下。因此，该样本被评价为G。
[实施例2]
在实施例2中，将图8所示的Lx设为0mm并将Ly设为5mm，准备五组经由导电性接合材料层来压热接合太阳能电池单体与接头线的样本。目视观察确认到的裂缝数为0，通过EL检查确认到的裂缝数为0，从而温度循环试验后的降低率为1％以下。因此，该样本被评价为G。
[实施例3]
在实施例3中，将图5所示的Lx设为10mm并将Ly设为10mm，准备五组经由导电性接合材料层来压热接合太阳能电池单体与接头线的样本。目视观察确认到的裂缝数为0，通过EL检查确认到的裂缝数为0，从而温度循环试验后的降低率为1％以下。因此，该样本被评价为G。
[实施例4]
在实施例4中，将图8所示的Lx设为0mm并将Ly设为10mm，准备五组经由导电性接合材料层来压热接合太阳能电池单体与接头线的样本。目视观察确认到的裂缝数为0，通过EL检查确认到的裂缝数为4，从而温度循环试验后的降低率为5％。因此，该样本被评价为I。
[比较例1]
在比较例1中，将Lx设为0mm并将Ly设为0mm(参照图2)，准备五组经由导电性接合材料层来压热接合太阳能电池单体与接头线的样本。目视观察确认到的裂缝数为4，通过EL检查确认到的裂缝数为1，从而温度循环试验后的降低率为20％。因此，该样本被评价为B。
表1中总结了以上的实施例及比较例的结果。
表1
如表1所示，在太阳能电池单体未设置非接合部的比较例1中，可知在太阳能电池单体与接头线的接合后容易产生裂缝。
另一方面，如实施例1及实施例2所示，可知以下内容：分别形成于太阳能电池单体的表背的非接合部的长度不同，在其差为2mm或5mm的情况下不会产生裂缝。并且，如实施例3所示，可知以下内容：在将太阳能电池单体的表背的非接合部的长度设为相同的情况下，即使该长度为10mm，也不会产生裂缝。此外，如实施例4所示，可知以下内容：分别形成于太阳能电池单体的表背的非接合部的长度不同，即使在其差为10mm的情况下，通过在与接头线的前端部对置的区域内设置非接合部，通过EL检查确认到裂缝，但输出的降低率仅为5％左右。
Claims (5)
1.一种太阳能电池，连接多个太阳能电池单体而构成，其特征在于，具备：
多个太阳能电池单体，其具有作为受光面的表面和作为上述表面的相反面的背面；
接头线，其遍及上述多个太阳能电池单体的各太阳能电池单体的上述表面和在预定的连接方向上相邻的太阳能电池单体的上述背面地进行连接；以及
导电性接合材料层，其将上述接头线接合到上述太阳能电池单体的上述表面及上述背面，
上述太阳能电池单体在端部区域具有与上述接头线对置并且未形成上述导电性接合材料层的非接合部，
上述非接合部的长度为1mm至10mm。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，
上述接头线具有在上述太阳能电池单体上配设在该太阳能电池单体的端部区域的前端部、和连续至与该太阳能电池单体相邻的太阳能电池单体侧的连接端部，
上述非接合部至少形成于与上述前端部对置的端部区域。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，
上述非接合部形成于上述太阳能电池单体的上述表面或上述背面的至少一个面。
4.根据权利要求1～3任一项中所述的太阳能电池，其特征在于，
形成于上述太阳能电池单体的上述表面的端部区域的表面侧非接合部与形成于上述太阳能电池单体的上述背面的上述端部区域的背面侧非接合部在上述太阳能电池单体的厚度方向上对置，
在上述太阳能电池单体的厚度方向上对置的上述表面侧非接合部与上述背面侧非接合部的长度之差为10mm以下。
5.根据权利要求1～4任一项中所述的太阳能电池，其特征在于，
上述接头线呈直线状地在上述太阳能电池单体的相对置的一对端部间连接，
当将上述太阳能电池单体的在上述相对置的一对端部间的长度设为单体长度、并将上述导电性接合材料层的与上述接头线平行的方向上的长度设为接合长度时，上述接合长度比上述单体长度短。
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