DE112012001641T5

DE112012001641T5 - Solarbatteriemodul und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112012001641T5
Application number: DE112012001641.6T
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Hamaguchi; Yoshimi Yabugaki; Shinsuke Miyamoto; Yasumichi Hatanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2014-02-06
Also published as: JPWO2012141073A1; CN103403882A; WO2012141073A1; US20130312810A1; CN103403882B

Abstract

In einem Solarbatteriemodul mit mehreren Solarbatterieelementen, wovon jedes Elektroden umfasst, die durch ein elektrisch leitfähiges Verdrahtungsteil 24 elektrisch verbunden sind, sind die Elektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 durch Lötmetall 31 an der Elektrode 5 verschweißt, Harz 41 ist angeordnet und bedeckt dabei zumindest eine Seitenfläche eines Lötmetall-verschweißten Abschnitts zwischen dem Lötmetall 31 und der Elektrode 5, und eine Benetzungshöhe des Harzes ist an einer Seitenfläche des Verdrahtungsteils niedriger als die Oberseite des Verdrahtungsteils, so dass eine Schweißverbindung durch das Lötmetall 31 verstärkt und die Verbindungszuverlässigkeit verbessert werden kann.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Solarbatteriemodul und ein Herstellungsverfahren dafür, und im Spezielleren auf ein Solarbatteriemodul, das mehrere Solarbatterieelemente enthält, die elektrisch miteinander verbunden werden, indem Elektroden der Solarbatterieelemente durch ein Verdrahtungsteil verbunden werden, und ein Herstellungsverfahren dafür.
Hintergrund
Ein Solarbatteriemodul enthält ein Solarbatterieelement, ein lichtaufnahmeflächenseitiges Schutzteil, ein rückflächenseitiges Schutzteil und ein Dichtungsteil. Das lichtaufnahmeflächenseitige Schutzteil ist auf einer Seite einer Lichtaufnahmefläche des Solarbatteriemoduls angeordnet. Das Material für das lichtaufnahmeflächenseitige Schutzteil umfasst beispielsweise Glas oder transparenten Kunststoff. Das rückflächenseitige Schutzteil ist auf einer Seite einer Rückfläche des Solarbatterieelements angeordnet. Das Material für das rückflächenseitige Schutzteil umfasst beispielsweise einen transparenten Film wie etwa PET (Polyethylenterephthalat) oder einen Schichtfilm, der eine Al-Folie sandwichartig einschließt.
Das Dichtungsteil ist zwischen dem lichtaufnahmeflächenseitigen Schutzteil und dem Solarbatterieelement und zwischen dem Solarbatterieelement und dem rückflächenseitigen Schutzteil angeordnet. Das Material für das Dichtungsteil umfasst beispielsweise ein transparentes Kunstharz wie etwa EVA (Ethylenvinylacetatcopolymer), Silikon oder Urethan.
Das Solarbatterieelement umfasst typischerweise die Lichtaufnahmefläche, die Sonnenlicht aufnimmt, und die Rückfläche, die das Sonnenlicht nicht aufnimmt, und Kollektorelektroden zur Verbindung mit dem Verdrahtungsteil sind jeweils auf beiden Seiten des Solarbatterieelements ausgebildet. Das Verdrahtungsteil verbindet abwechselnd eine Kollektorelektrode, die auf der Lichtaufnahmefläche eines Solarbatterieelements ausgebildet ist, und eine Kollektorelektrode, die auf der Rückfläche des anderen Solarbatterieelements, das an das eine Solarbatterieelement angrenzt, ausgebildet ist. Beispielweise wird als Verdrahtungsteil ein elektrisch leitfähiges Teil wie Kupfer verwendet.
Das Solarbatterieelement umfasst einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der eine fotoelektrische Umwandlung durchführt, eine Dünndrahtelektrode zum Sammeln eines lichterzeugten Ladungsträgers aus dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, und eine Kollektorelektrode zum Sammeln des lichterzeugten Ladungsträgers aus der Dünndrahtelektrode. Um den lichterzeugten Ladungsträger mit hohem Wirkungsgrad aus dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt zu sammeln, sind beispielsweise mehrere zehn Dünndrahtelektroden in einem regelmäßigen Abstand über die gesamte Fläche in einer Ebene des Solarbatterieelements ausgebildet. Die Dünndrahtelektrode wird ausgebildet, indem beispielsweise eine elektrisch leitfähige Paste, die Glas oder Kunstharz als Bindemittel umfasst, und elektrisch leitfähige Partikel aus Silber (Ag) als Füllstoff gesintert werden. Eine Elektrodenbreite der Dünndrahtelektrode wird beispielsweise nur mehrere zehn Mikrometer schmal angesetzt, um eine Fläche des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts zu vergrößern.
Die Kollektorelektrode hat eine Funktion zur Verbindung mit dem Verdrahtungsteil, und einige wenige Kollektorelektroden sind auf dem Solarbatterieelement, die Dünndrahtelektroden kreuzend ausgebildet. Ähnlich der Dünndrahtelektrode wird die Kollektorelektrode ausgebildet, indem beispielsweise eine elektrisch leitfähige Paste, die Glas oder Kunstharz als Bindemittel umfasst, und elektrisch leitfähige Partikel aus Silber (Ag) als Füllstoff gesintert werden. Die Elektrodenbreite der Kollektorelektrode beträgt beispielsweise 1 bis 2 Millimeter.
Es gibt zwei Arten von Verfahren, die Kollektorelektrode und das Verdrahtungsteil zu verbinden. Das erste Verfahren besteht darin, die Kollektorelektrode und das Verdrahtungsteil mit Lötmetall zu verbinden. Das Verdrahtungsteil wird ausgebildet, indem das Lötmetall auf eine Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Teils wie Kupfer aufgetragen wird. Das Lötmetall umfasst typischerweise Zinn (Sn). Ein solches Lötmetall auf Zinnbasis umfasst beispielsweise Sn-3Ag-O, 5Cu und Sn-Cu.
Wenn die Kollektorelektrode und das Verdrahtungsteil durch Lötmetall verbunden werden, wird ein Flussmittel auf eine Oberfläche der Kollektorelektrode und/oder eine Oberfläche des Verdrahtungsteils aufgetragen, um Oxide o. dgl. zu entfernen, die sich auf der Oberfläche der Kollektorelektrode und der Oberfläche des Verdrahtungsteils gebildet haben. Indem das Verdrahtungsteil und die Kollektorelektrode in diesem Stadium miteinander in Kontakt gebracht und erwärmt werden, werden die Oxide auf der Oberfläche der Kollektorelektrode und der Oberfläche des Verdrahtungsteils durch eine Reduktionswirkung des Flussmittels entfernt, wodurch die Verbindung durch Lötmetall erzielt wird (siehe z. B. Patentschrift 1 und Patentschrift 2).
Das zweite Verfahren besteht darin, die Kollektorelektrode und das Verdrahtungsteil unter Verwendung eines Harzklebstoffs zu verbinden, der elektrisch leitfähige Partikel enthält. In diesem Fall wird der Harzklebstoff, der elektrisch leitfähige Partikel enthält, wie etwa Ni-Kügelchen, die mit Nickel (Ni) oder Gold (Au) beschichtet sind, oder Kunststoffkügelchen, die mit Au beschichtet sind, auf der Kollektorelektrode angeordnet. Beispielweise wird als Harzklebstoff ein streifenförmiger Film verwendet, der ein Epoxidharz als seinen Hauptbestandteil enthält. Indem das Verdrahtungsteil und die Kollektorelektrode in diesem Stadium miteinander in Kontakt gebracht und erwärmt werden, wird der Harzklebstoff vernetzt, wodurch die Verbindung zwischen dem Verdrahtungsteil und den Kollektorelektroden erzielt wird (siehe z. B. Patentschrift 3). In diesem Fall wird die physikalische Verbindung des Verdrahtungsteils und der Kollektorelektrode durch den Harzklebstoff erzielt. Die elektrische Verbindung zwischen dem Verdrahtungsteil und der Kollektorelektrode wird durch einen Kontakt der im Harzklebstoff enthaltenen elektrisch leitfähigen Partikel erreicht.
Anführungsliste
Patentschriften

Patentschrift 1: Japanisches Patent Nr. 4266840
Patentschrift 2: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2009-272406
Patentschrift 3: Internationale Veröffentlichung Nr. WO2009/0 11209

Zusammenfassung
Technisches Problem
Bei dem ersten Verfahren jedoch, bei dem die Kollektorelektrode und das Verdrahtungsteil durch Lötmetall verbunden werden, kann das beim Löten verwendete Flussmittel an einer Herstellungsvorrichtung anhaften, so dass das Solarbatterieelement Schaden nimmt. Darüber hinaus können Risse ausgehend von einer Endfläche eines mit Lötmetall eingebundenen Abschnitts aufgrund eines Wärmedehnungsunterschieds zwischen dem Solarbatterieelement und dem Verdrahtungsteil entstehen, so dass die Zuverlässigkeit der Verbindung herabgesetzt ist.
Ferner ist bei dem zweiten Verfahren, das den Harzklebstoff verwendet, ein elektrischer Kontaktwiderstand zwischen dem Verdrahtungsteil und der Kollektorelektrode ungefähr zehnmal höher als in einem Fall, in dem Lötmetall verwendet wird. Da die elektrische Verbindung durch die Partikel erzielt wird, kann eine elektrische Verbindungsfläche verkleinert sein, so dass ein zulässiger Strom gesenkt ist, was den Energieerzeugungswirkungsgrad und den fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad senkt. Da außerdem eine Verbindungsfestigkeit zwischen dem Verdrahtungsteil und der Kollektorelektrode, wenn der Harzkunststoff verwendet wird, nur etwa 1/10 von derjenigen des Falls beträgt, in dem Lötmetall verwendet wird, kann die Verbindungszuverlässigkeit herabgesetzt sein.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Aspekte erzielt, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Solarbatteriemodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarbatteriemoduls bereitzustellen, das über ausgezeichnete mechanische Festigkeit und Verbindungszuverlässigkeit zwischen einem Verdrahtungsteil und einer Elektrode und über einen hervorragenden fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad verfügt.
Lösung für das Problem
Um das vorstehende Problem zu lösen und die obige Aufgabe zu erfüllen, umfasst ein Solarbatteriemodul nach der vorliegenden Erfindung mehrere Solarbatterieelemente, von denen Kollektorelektroden durch elektrisch leitfähige Verdrahtungsteile verbunden sind, bei denen die Kollektorelektrode und das Verdrahtungsteil durch Lötmetall auf die Kollektorelektrode verschweißt und wärmeabbindendes Kunstharz unter Bedeckung zumindest einer Seitenfläche einer Lötmetall-verschweißten Grenzfläche zwischen Lötmetall und der Kollektorelektrode angeordnet ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind eine Elektrode und ein Verdrahtungsteil eines Solarbatterieelements mittels Lötmetall verschweißt, und Kunstharz bedeckt eine Seitenfläche eines Lötmetall-verschweißten Abschnitts, und somit ist es möglich, eine Entstehung von Rissen ausgehend von einer Lötmetall-verschweißten Grenzfläche zu unterbinden, und somit ist es möglich, ein Solarbatteriemodul mit ausgezeichneter Verbindungszuverlässigkeit und ausgezeichnetem fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad zu erhalten.
Weil darüber hinaus Harz, das organische Säure enthält oder organische Säure in einem Vernetzungsmittel verwendet, als das Harz verwendet wird, ist es möglich, einen Lötmetallschweißvorgang durchzuführen, ohne irgendein Flussmittel zu verwenden, und somit kann verhindert werden, dass das Solarbatterieelement Schaden nimmt, und somit ist es möglich, mühelos eine die Seitenfläche eines Lötmetallverschweißten Abschnitts bedeckende Struktur herzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht eines Aufbaus eines Solarbatteriemoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 2 stellen einen Aufbau eines Solarbatteriemoduls gemäß der ersten Ausführungsform dar.
3 ist ein erläuterndes Schema eines Verfahrens zum Verbinden einer Kollektorelektrode, die auf einer Lichtaufnahmefläche einer Solarbatterieelements ausgebildet ist, und eines Verdrahtungsteils, und ist eine Draufsicht eines Zustands, in dem das Verdrahtungsteil, von der Lichtaufnahmeflächenseite her gesehen, an die Kollektorelektrode gebunden ist.
Die 4 sind Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verbinden einer Kollektorelektrode und eines Verdrahtungsteils, und sie sind Querschnittsansichten einschlägiger Teile entlang einer in 3 gezeigten Linie A-A.
5 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verbinden einer Kollektorelektrode und eines Verdrahtungsteils, und sie ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines in den 4 gezeigten Abschnitts.
Die 6 sind Querschnittsansichten eines Verfahrens zum Herstellen des Solarbatteriemoduls gemäß der ersten Ausführungsform.
Die 7 sind Querschnittsansichten eines anderen Verfahrens zum Verbinden einer Kollektorelektrode und eines Verdrahtungsteils.
Beschreibung der Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen eines Solarbatteriemoduls und eines Herstellungsverfahrens dafür gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Einzelnen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Beschreibungen beschränkt und kann wie jeweils zweckmäßig modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Außerdem können in den nachstehend erläuterten Zeichnungen des einfacheren Verständnisses wegen Maßstäbe jeweiliger Teile sich von denjenigen tatsächlicher Produkte unterscheiden. Selbiges gilt für die Verhältnisse zwischen den jeweiligen Zeichnungen. Darüber hinaus sind gleiche und entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen und sich wiederholende Erklärungen von diesen können wegelassen sein.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Querschnittsansicht eines Aufbaus eines Solarbatteriemoduls 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Solarbatteriemodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform einen Solarbatteriestrang 10, in dem Solarbatterieelemente 1 mittels eines Verdrahtungsteils 24 miteinander verbunden sind, ein lichtaufnahmeflächenseitiges Schutzteil 21, ein rückflächenseitiges Schutzteil 22, und ein Dichtungsteil 23. Der Solarbatteriestrang 10 ist in das Dichtungsteil 23 eingeschlossen, das sandwichartig zwischen dem lichtaufnahmeflächenseitigen Schutzteil 21, das auf einer Seite einer Vorderfläche (einer Lichtaufnahmeflächenseite) des Solarbatteriemoduls 100 und dem rückflächenseitigen Schutzteil 22 eingeschlossen ist, das auf einer entgegengesetzten Seite (einer Rückflächenseite) der Lichtaufnahmefläche des Solarbatteriemoduls 100 angeordnet ist. Licht L fällt auf das Solarbatteriemodul 100 von einer Seite des lichtaufnahmeflächenseitigen Schutzteils 21 her ein.
Das lichtaufnahmeflächenseitige Schutzteil 21 ist aus einem Material hergestellt, das für Licht durchlässig ist, und ist auf der Lichtaufnahmeflächenseite des Solarbatteriestrangs 10 dort angeordnet, wo das Sonnenlicht aufgenommen wird, um die Lichtaufnahmeflächenseite des Solarbatteriestrangs 10 zu schützen. Beispielsweise wird Glas oder transparenter Kunststoff als das Material für das lichtaufnahmeflächenseitige Schutzteil 21 verwendet. Das rückflächenseitige Schutzteil 22 ist auf einer Fläche (einer Rückfläche) auf der entgegengesetzten Seite der Lichtaufnahmefläche des Solarbatteriestrangs 10 angeordnet, um die Rückflächenseite des Solarbatteriestrangs 10 zu schützen. Beispielweise wird ein transparenter Film wie etwa PET oder ein Schichtfilm, der eine Al-Folie sandwichartig einschließt, als das Material für das rückflächenseitige Schutzteil 22 verwendet.
Das Dichtungsteil 23 ist zwischen dem Solarbatteriestrang 10 und dem lichtaufnahmeflächenseitigen Schutzteil 21 und zwischen dem Solarbatteriestrang 10 und dem rückflächenseitigen Schutzteil 22 angeordnet. Beispielweise wird ein transparentes Harz wie EVA, Silicon oder Urethan als das Material für das Dichtungsteil 23 verwendet.
Ein Aufbau des Solarbatteriestrangs 10 wird nachstehend erläutert. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Solarbatteriestrang 10 die Solarbatterieelemente 1, die in einer vorbestimmten Anordnungsrichtung angeordnet sind, und das Verdrahtungsteil 24. Die Solarbatterieelemente 1 werden in der vorbestimmten Anordnungsrichtung angeordnet, indem sie um einen vorbestimmten Abstand zwischen sich getrennt werden. Die aneinander angrenzenden Solarbatterieelemente 1 sind durch das Verdrahtungsteil 24 elektrisch in Reihe geschaltet. Obwohl zwei Solarbatterieelemente 1 in 2 gezeigt sind, ist die Anzahl der Solarbatterieelemente 1, die elektrisch aneinander angeschlossen sind, nicht darauf beschränkt, und es ist möglich, über einen Aufbau zu verfügen, bei dem eine größere Anzahl der Solarbatterieelemente 1 vorgesehen ist.
Die 2 stellen einen Aufbau des Solarbatterieelements 1 gemäß der ersten Ausführungsform dar. 2(a) ist eine Draufsicht auf das Solarbatterieelement 1 von der Lichtaufnahmeflächenseite her gesehen. 2(b) ist eine Draufsicht auf das Solarbatterieelement 1 von der Rückflächenseite her gesehen. Das Solarbatterieelement 1 umfasst einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 2. Kollektorelektroden 5 und 8 zur Verbindung mit dem Verdrahtungsteil 24 sind auf der Lichtaufnahmeflächenseite und der Rückflächenseite des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts 2 ausgebildet.
Eine Vorderflächenelektrode 3, die elektrisch an den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 2 angeschlossen ist, ist auf einer Seite einer Lichtaufnahmefläche 2a des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts 2 vorgesehen. Die Vorderflächenelektrode 3 umfasst eine Dünndrahtelektrode 4 zum Sammeln eines lichterzeugten Ladungsträgers aus dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 2 und die Kollektorelektrode 5 zum Sammeln des lichterzeugten Ladungsträgers aus der Dünndrahtelektrode 4. Mehrere Dünndrahtelektroden 4 sind nebeneinander auf der Seite der Lichtaufnahmefläche 2a des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts 2 angeordnet. Die Kollektorelektrode 5 ist elektrisch an die Dünndrahtelektrode 4 im Wesentlichen senkrecht zur Dünndrahtelektrode 4 angeschlossen vorgesehen. Die Dünndrahtelektrode 4 und die Kollektorelektrode 5 sind mit ihren jeweiligen Unterseitenabschnitten elektrisch an den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 2 angeschlossen.
Die Dünndrahtelektrode 4 wird ausgebildet, indem beispielsweise eine elektrisch leitfähige Paste, die Glas oder Harz als Bindemittel umfasst, und elektrisch leitfähige Partikel aus Silber (Ag) als Füllstoff gesintert werden. Eine Elektrodenbreite der Dünndrahtelektrode 4 wird beispielsweise nur als mehrere zehn Mikrometer schmal angesetzt, um eine Lichtaufnahmefläche der Kollektorelektrode 5 zu vergrößern. Ähnlich wie die Dünndrahtelektrode 4 wird die Kollektorelektrode 5 dadurch ausgebildet, dass beispielsweise eine elektrisch leitfähige Paste, die Glas oder Harz als Bindemittel umfasst, und elektrisch leitfähige Partikel aus Ag als Füllstoff gesintert werden. Eine Elektrodenbreite der Kollektorelektrode 5 beträgt beispielsweise ca. 1 bis 2 Millimeter. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Dünndrahtelektrode 4 bzw. die Kollektorelektrode 5 durch Sintern einer elektrisch leitfähigen Paste ausgebildet, die Glas als Bindemittel und Ag als Füllstoff umfasst. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform eine Elektrode, die durch Sintern der elektrisch leitfähigen Partikeln mit dem Bindemittel erhalten wird, als die Kollektorelektrode 5 verwendet wird, ist die Kollektorelektrode 5 nicht darauf beschränkt, und die Kollektorelektrode 5 kann auch unter Verwendung eines technischen Dünnschichtabscheidungsverfahrens wie etwa eines Kathodenzerstäubungs- oder Galvanisierverfahrens ausgebildet werden.
Andererseits ist eine Rückflächenelektrode 6, die elektrisch an den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 2 angeschlossen ist, auf einer Seite einer Rückfläche 2b des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts 2 vorgesehen. Ähnlich wie die Vorderflächenelektrode 3 umfasst die Rückflächenelektrode 6 eine Dünndrahtelektrode 7, um den lichterzeugten Ladungsträger aus dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 2 aufzunehmen, und die Kollektorelektrode 8, um den lichterzeugten aus der Dünndrahtelektrode 7 aufzunehmen. Mehrere Dünndrahtelektroden 7 sind nebeneinander auf der Seite der Rückfläche 2b des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts 2 angeordnet. Die Kollektorelektrode 8 ist elektrisch an die Dünndrahtelektrode 7 im Wesentlichen senkrecht zur Dünndrahtelektrode 7 angeschlossen vorgesehen. Die Dünndrahtelektrode 7 und die Kollektorelektrode 8 sind an ihren jeweiligen Unterseitenabschnitten elektrisch an den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 2 angeschlossen. Die Struktur auf der Seite der Rückfläche 2b ist nicht auf die oben erwähnte Struktur beschränkt, und es kann sich bei ihr um eine Struktur handeln, bei der die gesamte Oberfläche der Rückfläche des fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts 2 als Elektrode ausgebildet ist, und wenn die gesamte Oberfläche der Rückfläche als Elektrode ausgebildet ist, ist es nicht notwendig, die Dünndrahtelektrode 7 vorzusehen.
Das Verdrahtungsteil 24 ist mit der Kollektorelektrode 5, die auf der Lichtaufnahmefläche eines Solarbatterieelements 1 ausgebildet ist, und der Kollektorelektrode 8 verbunden, die auf der Rückfläche des anderen Solarbatterieelements 1 angrenzend an das eine Solarbatterieelement 1 ausgebildet ist, um zwei benachbarte Solarbatterieelemente 1 elektrisch zu verbinden. Beispielweise kann ein elektrisch leitfähiges Teil wie etwa Kupfer oder lötmetallüberzogenes Kupfer als Verdrahtungsteil 24 verwendet werden.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Verbinden der auf der Lichtaufnahmefläche 2a des Solarbatterieelements 1 ausgebildeten Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 erläutert. 3 ist ein erläuterndes Schema des Verfahrens zum Verbinden der auf der Lichtaufnahmefläche 2a des Solarbatterieelements 1 ausgebildeten Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24, und ist eine Draufsicht eines Zustands, in dem das Verdrahtungsteil von der Lichtaufnahmeflächenseite aus gesehen an die Kollektorelektrode 5 gebunden ist. Die 4 sind Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verbinden der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24, und sie sind Querschnittsansichten einschlägiger Teile entlang einer in 3 gezeigten Linie A-A.
Wie in den 4(a), (b) und (c) gezeigt ist, sind die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 mittels Lötmetall 31 Lötmetall-verschweißt. Beim Lötmetallschweißen handelt es sich um einen Schweißvorgang, bei dem das Lötmetall 31, das durch Erwärmung geschmolzen wird, eine Metallverbindung mit dem Verdrahtungsteil 24 eingeht und eine (nicht gezeigte) Legierungsschicht an einer Grenzfläche zwischen dem Lötmetall 31 und der Kollektorelektrode 5 besteht. Wenn das Lötmetall beispielsweise aus SnAgCu und die Kollektorelektrode 5 aus Ag ist, entsteht eine Legierungsschicht aus Sn und Ag. Darüber hinaus wird die Schweißverbindung eines Seitenflächenabschnitts in einer Längsrichtung der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 mittels eines wärmeabbindenden Harzes 41 verstärkt. 4(a) stellt einen Fall dar, in dem die Breite des Verdrahtungsteils 24 kleiner ist als die Breite der Kollektorelektrode 5. Das wärmeabbindende Harz 41 bedeckt die Grenzfläche zwischen dem Lötmetall 31 und dem Verdrahtungsteil 24 und die Grenzfläche zwischen dem Lötmetall 31 und der Kollektorelektrode 5. 4(b) stellt einen Fall dar, in dem die Breite des Verdrahtungsteils 24 dieselbe ist wie die Breite der Kollektorelektrode 5. Das wärmeabbindende Harz 41 bedeckt eine Grenzfläche zwischen dem Lötmetall 3 und dem Verdrahtungsteil 24 und die Grenzfläche zwischen dem Lötmetall 31 und der Kollektorelektrode 5. 4(c) stellt einen Fall dar, in dem die Breite des Verdrahtungsteils 24 größer ist als die Breite der Kollektorelektrode 5. Das wärmeabbindende Harz 41 bedeckt die Grenzfläche zwischen dem Lötmetall 31 und dem Verdrahtungsteil 24 und die Grenzfläche zwischen dem Lötmetall 31 und der Kollektorelektrode 5. In 4(a) ist es, was die Verbindungszuverlässigkeit anbelangt, wichtig, dass eine Benetzungshöhe 42 des wärmeabbindenden Harzes 41 auf der Seitenfläche des Verdrahtungsteils 24 niedriger ist als die Oberseite des Verdrahtungsteils 24. Die hier erwähnte Benetzungshöhe 42 gibt an, wie sehr das wärmeabbindende Harz 42 das Verdrahtungsteil 24 benetzt, bei der es sich um die Höhe ausgehend von der Grenzfläche zwischen der Kollektorelektrode 5 und dem Lötmetall 31 handelt.
Wenn die Menge des wärmeabbindenden Harzes 41, das die Seitenfläche des Lötmetall-verschweißten Abschnitts des Verdrahtungsteils 24 in der Längsrichtung bedeckt, groß ist, benetzt das wärmeabbindende Harz 41 die Seitenfläche des Verdrahtungsteils 24 in einer Aufwärtsrichtung, so dass die Benetzungshöhe zunimmt, und gleichzeitig breitet sich das wärmeabbindende Harz 41 zur Lichtaufnahmefläche 2a des Solarbatterieelements 1 aus. Wenn sich das wärmeabbindende Harz 41 zur Lichtaufnahmefläche 2a ausbreitet, wird ein Lichtaufnahmebetrag gesenkt, so dass der Wirkungsgrad gesenkt ist, und somit ist es erforderlich, die Ausbreitung des wärmeabbindenden Harzes 41 zur Lichtaufnahmefläche 2a zu unterbinden. Dazu ist es erforderlich, die Benetzungshöhe 42 am Verdrahtungsteil 24 zu senken, weil es erforderlich ist, die Menge des wärmeabbindenden Harzes 41 zu verringern. Auch, um eine Belastung eines Lötmetall-verschweißten Abschnitts 31 zu senken, ist es bevorzugt, dass die Benetzungshöhe 42 des Verdrahtungsteils 24 gleich einer oder niedriger als eine Hälfte der Dicke des Verdrahtungsteils 24 ist.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform das wärmeabbindende Harz 41 die Grenzfläche zwischen dem Lötmetall 31 und der Kollektorelektrode 5, die einen großen Wärmedehnungsunterschied aufweist, und die Grenzfläche zwischen dem Lötmetall 31 und dem Verdrahtungsteil 24 bedeckt, kann die vorliegende Erfindung, solange das wärmeabbindende Harz 41 zumindest die Grenzfläche zwischen dem Lötmetall 31 und der Kollektorelektrode 5 bedeckt, die einen großen Wärmedehnungsunterschied aufweist, ihre Wirkungen ausreichend entfalten.
Auf diese Weise sind die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 mittels des Lötmetalls 31 verschweißt. Darüber hinaus sind die Seitenflächenabschnitte der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 in der Längsrichtung durch das wärmeabbindende Harz 41 bedeckt, um die Verbindung zu verstärken. Deshalb ist im Solarbatteriestrang 10 die Verbindungsfestigkeit zwischen der Kollektorelektrode 5 und dem Verdrahtungsteil 24 verbessert und es kann eine ausreichende mechanische Festigkeit im Vergleich zu einem Fall erzielt werden, in dem die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 nur mit Lötmetall oder Harz verschweißt sind.
In einem Fall, in dem die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 nur mit Lötmetall verbunden sind, konzentriert sich, wenn ein Temperaturzyklus angelegt wird, die Belastung an der Grenzfläche zwischen der Kollektorelektrode 5 und dem Lötmetall 31, die einen großen Wärmedehnungsunterschied aufweist, und es entstehen Risse. Weil jedoch im Solarbatteriestrang 10 die Seitenflächenabschnitte der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 in der Längsrichtung durch das wärmeabbindende Harz 41 verstärkt sind, ist es möglich, die von dem vorstehend erwähnten Temperaturzyklus herrührende Entstehung von Rissen ausgehend von der Grenzfläche zwischen dem Verdrahtungsteil 24 oder der Kollektorelektrode 5 und Lötmetall zu unterbinden. Dies macht es möglich, die Verbindungszuverlässigkeit im Vergleich zu einer Verbindung nur mit Lötmetall zu verbessern.
In einem Fall, in dem die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 nur durch einen Harzklebstoff verbunden sind, ist ein elektrischer Kontaktwiderstand zwischen dem Verdrahtungsteil und der Kollektorelektrode auf ungefähr das Zehnfache von demjenigen des Falls, dass Lötmetall verwendet wird, erhöht. In dem Fall, in dem nur durch einen Harzklebstoff verbunden wird, ist, weil die elektrische Verbindung durch die elektrisch leitfähigen Partikel erzielt wird, darüber hinaus die elektrische Verbindungsfläche verkleinert, so dass ein zulässiger Strom gesenkt wird, was den Energieerzeugungswirkungsgrad und den fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad senkt. In dem Fall, dass nur durch einen Harzklebstoff verbunden wird, wobei die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Verdrahtungsteil und der Kollektorelektrode nur ca. 1/10 von derjenigen des Falls, dass Lötmetall verwendet wird, beträgt, ist darüber hinaus die Verbindungszuverlässigkeit herabgesetzt.
Weil jedoch in der vorliegenden Erfindung die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 unter Verwendung sowohl des Harzklebstoffs als auch Lötmetalls verbunden werden, kann der elektrische Kontaktwiderstand im Vergleich zu dem Fall gesenkt werden, dass nur durch einen Harzklebstoff verbunden wird, und gleichzeitig ist die Verbindungsfestigkeit stärker als die von Harz, und somit ist es möglich, die Verbindungszuverlässigkeit zu verbessern.
Als Nächstes wird ein Fall erläutert, in dem die Elektrode, die durch Sintern der elektrisch leitfähigen Partikel mit einem Bindemittel wie Glas oder Kunstharz ausgebildet wird, als die Kollektorelektrode 5 verwendet wird. 5 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Verfahrens zum Verbinden der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24, und ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts der Mitte des in den 4 gezeigten Verbindungsabschnitts. Wie in 5 gezeigt ist, bedeckt bei der Kollektorelektrode 5 ein Bindemittel 5a eine Oberflächenschicht eines Ag-Partikels 5b, so dass die Belichtung des Ag-Partikels 5b herabgesetzt ist. Eine Seitenfläche eines Verbindungsabschnitts (der Lötmetall-verschweißte Abschnitt 31a) zwischen dem Lötmetall 31 und dem Ag-Partikel 5b ist mit dem wärmeabbindenden Harz 41 verbunden. Weil der Lötmetall-verschweißte Abschnitt 31a zwischen dem Lötmetall 31 und dem Ag-Partikel 5b über Metall zusammengefügt ist, hat sich eine (nicht gezeigte) Legierungsschicht aus dem Lötmetall und Ag gebildet. Wenn ein Lötmetall auf Sn-Basis wie etwa Sn-Ag-Cu, Sn-Ag oder Sn-Cu als das Lötmetall 31 verwendet wird, wird die Legierungsschicht aus dem Lötmetall und Ag zu einer Legierungsschicht aus Sn und Ag. Obwohl Ag in diesem Beispiel als die Kollektorelektrode 5 verwendet wird, ist es, solange ein Metall das Lötmetall aus Cu, Au u. dgl. benetzt, möglich, dieselben Wirkungen zu erzielen.
Auf diese Weise werden die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 mittels des Lötmetalls 31 am Lötmetall-verschweißten Abschnitt 31a verschweißt. Darüber hinaus sind die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 in einem anderen Abschnitt als dem Lötmetall-verschweißten Abschnitt 31a durch Lötmetall und Harz verbunden. Deshalb ist im Solarbatteriestrang 10 die Verbindungsfestigkeit zwischen der Kollektorelektrode 5 und dem Verdrahtungsteil 24 verbessert, und es kann eine ausreichende mechanische Festigkeit im Vergleich zu dem Fall erzielt werden, in dem die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 nur mit Lötmetall oder Harz verbunden sind.
In einem Fall, in dem die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 nur mit Lötmetall verschweißt sind, konzentriert sich, wenn ein Temperaturzyklus angelegt wird, die Belastung an einer Endfläche des Lötmetall-verschweißten Abschnitts ausgehend von einem Abschnitt, in dem das Bindemittel freiliegt, so dass keine Lötmetallverschweißung erfolgt. Weil jedoch im Solarbatteriestrang 10 der andere Abschnitt als der Lötmetall-verschweißte Abschnitt 31a verstärkt und durch Harz gebunden ist, ist es möglich, die vom vorstehend erwähnten Temperaturzyklus herrührende Entstehung von Rissen des Lötmetalls zu unterbinden. Dies macht es möglich, eine hohe Verbindungszuverlässigkeit zu erreichen.
In einem Fall, in dem die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 nur durch einen Harzklebstoff verbunden sind, ist der elektrische Kontaktwiderstand zwischen dem Verdrahtungsteil und der Kollektorelektrode auf ungefähr das Zehnfache von demjenigen des Falls erhöht, in dem Lötmetall verwendet wird. In dem Fall, in dem nur durch einen Harzklebstoff verbunden wird, ist, weil die elektrische Verbindung durch die elektrisch leitfähigen Partikel erzielt wird, darüber hinaus die elektrische Verbindungsfläche verkleinert, so dass ein zulässiger Strom gesenkt wird, was den Energieerzeugungswirkungsgrad und den fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad senkt. In dem Fall, in dem nur durch einen Harzklebstoff verbunden wird, wobei die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Verdrahtungsteil und der Kollektorelektrode nur ca. 1/10 von derjenigen des Falls, in dem Lötmetall verwendet wird, beträgt, ist darüber hinaus die Verbindungszuverlässigkeit herabgesetzt.
Weil jedoch im Solarbatteriestrang 10 die Kollektorelektrode 5 und das Verdrahtungsteil 24 unter Verwendung sowohl des Harzklebstoffs als auch Lötmetalls verbunden werden, ist es möglich, die Entstehung eines solchen Problems zu unterbinden, und somit ist es möglich, einen ausgezeichneten fotoelektrischen Umwandlungsgrad und eine ausgezeichnete Verbindungszuverlässigkeit zu erzielen.
Obwohl in den 4 und 5 die Verbindung der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 auf der Seite der Lichtaufnahmefläche 2 des Solarbatterieelements 1 erläutert wurde, ist die Verbindung der Kollektorelektrode 8 und des Verdrahtungsteils 24 auf der Seite der Rückfläche 2b des Solarbatterieelements 1 dieselbe wie die Verbindung der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24, so dass eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit, der Verbindungszuverlässigkeit und des fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrads erzielt ist.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des wie vorstehend beschrieben aufgebauten Solarbatteriemoduls 100 gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die 6 erläutert. Die 6 sind Querschnittsansichten des Verfahrens zur Herstellung des Solarbatteriemodus 100 gemäß der ersten Ausführungsform. In den 6 ist das Verfahren nur auf die Seite der Lichtaufnahmefläche 2a des Solarbatterieelements 1 fokussiert dargestellt.
Zuerst wird das in den 2 gezeigte Solarbatterieelement 1 unter Verwendung eines bekannten Verfahrens hergestellt. Die Kollektorelektrode 5 wird auf der Seite der Lichtaufnahmefläche 2a des Solarbatterieelements 1 ausgebildet (6(a)). Anschließend wird wärmeabbindendes Harz 41a vor einer Wärmevernetzung auf der Kollektorelektrode 5 angeordnet (6(b)). Beispielsweise wird eine wärmevernetzende Epoxidharzzusammensetzung als das wärmeabbindende Harz 41a verwendet, und ein wärmevernetzendes Epoxidharz, das Epoxidharz und organische Säure enthält oder ein Vernetzungsmittel aus organischer Säure verwendet, wird als wärmevernetzende Epoxidharzzusammensetzung verwendet. Das Vernetzungsmittel, das die organische Säure enthält, umfasst beispielsweise ein Phenolvernetzungsmittel, ein Säureanhydridvernetzungsmittel und ein Carbonsäurevernetzungsmittel, die ein einzelnes Mittel oder mehrere Mittel umfassen können. Bei dem wärmeabbindenden Harz 41a kann es sich um eine flüssige Art oder einen Film im halbvernetzten Zustand (eine B-Stufe) handeln.
Als Nächstes wird das Verdrahtungsteil 24, dessen Außenumfangsfläche mit dem Lötmetall 31 überzogen ist, auf der Kollektorelektrode 5 positioniert. In einem Stadium, in dem das Verdrahtungsteil 24 mit der Kollektorelektrode 5 in Kontakt gebracht wird, wird Wärme mit einer Temperatur aufgebracht, die gleich einem oder höher als ein Schmelzpunkt des Lötmetalls 31 ist. Die Verbindungsflächen des Verdrahtungsteils 24 und der Kollektorelektrode 5 werden durch das Lötmetall 31 verschweißt, und wie in 5 gezeigt ist, ist der Lötmetall-verschweißte Abschnitt 31a ausgebildet. Darüber hinaus wird die Seitenfläche des Lötmetall-verschweißten Abschnitts 31a mit dem wärmeabbindenden Harz 41 bedeckt, das durch Vernetzen des wärmeabbindenden Harzes 41a erhalten wird, so dass die Verbindung des Verdrahtungsteils 24 und der Kollektorelektrode 5 durch das Lötmetall 31 verstärkt ist. Ferner werden die Seitenflächenabschnitte der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 in der Längsrichtung mit dem wärmeabbindenden Harz 41 bedeckt und verbunden, das zwischen der Kollektorelektrode 5 und dem Verdrahtungsteil 24 heraustritt. Das Verdrahtungsteil 24 und die Kollektorelektrode 5 sind dann durch das Lötmetall 31 und das wärmeabbindende Harz 41 verbunden (6(c)).
Aufgrund dessen, dass das wärmeabbindende Harz 41 heraustritt, ist die Benetzungshöhe 42 des wärmeabbindenden Harzes 41 am Verdrahtungsteil 24, die so ausgebildet ist, dass sie die Seitenflächenabschnitte der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 in der Längsrichtung bedeckt, tiefer angesetzt als das Verdrahtungsteil 24. Falls die Benetzungshöhe 42 höher angesetzt ist als das Verdrahtungsteil 24, hat das die Wirkung, weil die Wärmedehnung des wärmeabbindenden Harzes 41 größer ist diejenige des Verdrahtungsteils 24, dass das Verdrahtungsteil 24 abgeschält wird, was die Verbindungszuverlässigkeit herabsetzen kann. Darüber hinaus breitet sich zur selben Zeit, wenn das herausstehende wärmeabbindende Harz 41 das Verdrahtungsteil 24 benetzt, das wärmeabbindende Harz 41 über die Kollektorelektrode 5 zur Lichtaufnahmefläche 2a des Solarbatterieelements 1 aus. Wenn sich das wärmeabbindende Harz 41 auf der Lichtaufnahmefläche 2a ausbreitet, kann der Lichtaufnahmewirkungsgrad herabgesetzt sein, und somit wird bevorzugt, dass die Benetzungshöhe 42 auf dem Verdrahtungsteil 24 ausgehend von der Lötmetall-verschweißten Grenzfläche gleich der halben oder niedriger als die halbe Dicke des Verdrahtungsteils 24 ist.
In dem Prozess zum Wärmevernetzen des wärmeabbindenden Harzes 41a wirkt die wärmevernetzende Epoxidharzzusammensetzung, die organische Säure enthält oder organische Säure in einem Vernetzungsmittel verwendet, so, dass eine Oxidschicht an der Oberfläche des Lötmetalls 31 reduziert und entfernt wird. Deshalb wird kein Flussmittel zum Entfernen der Oxidschicht benötigt, so dass kein Flussmittel beim Lötmetallschweißen vorab aufgetragen zu werden braucht und somit der Verbindungsvorgang mit hoher Produktivität bei niedrigen Kosten durchgeführt werden kann.
Obwohl in diesem Beispiel das Verdrahtungsteil 24 verwendet wird, dessen Außenumfangsfläche mit dem Lötmetall 31 überzogen ist, können alternativ auch andere Verfahren eingesetzt, wie etwa die Kollektorelektrode 5 mit dem Lötmetall 31 überzogen werden.
In den vorstehenden Erläuterungen wurde ein Fall zum Verbinden der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 auf der Seite der Lichtaufnahmefläche 2a des Solarbatterieelements 1 erklärt. Jedoch können die Kollektorelektrode 8 und das Verdrahtungsteil 24 auch auf der Seite der Rückfläche 2b des Solarbatterieelements 1 auf dieselbe Weise wie in den vorstehenden Erläuterungen verbunden werden.
Die Kollektorelektrode 5, die auf der Lichtaufnahmefläche 2a eines Solarbatterieelements 1 ausgebildet ist, und die Kollektorelektrode 8, die auf der Rückfläche 2b des anderen Solarbatterieelements 1 ausgebildet ist, sind dann durch das Verdrahtungsteil 24 elektrisch verbunden. Indem eine solche Verbindung wiederholt wird, wird der Solarbatteriestrang 10 ausgebildet, in dem die Solarbatterieelemente 1 elektrisch verbunden sind.
Danach wird unter Verwendung eines bekannten Verfahrens der Solarbatteriestrang 10 in das Dichtungsteil 23 eingeschlossen, das sandwichartig zwischen dem lichtaufnahmeflächenseitigen Schutzteil 21 und dem rückflächenseitigen Schutzteil 22 eingeschlossen ist. Indem der oben beschriebene Prozess durchgeführt wird, wird das Solarbatteriemodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform erhalten.
Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sind die Kollektorelektrode und das Verdrahtungsteil des Solarbatterieelements 1 durch Lötmetall verschweißt. Darüber hinaus sind die Seitenflächenabschnitte der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 in der Längsrichtung mit dem wärmeabbindenden Harz 41 bedeckt, so dass die Verbindung der Kollektorelektrode und des Verdrahtungsteils verstärkt ist. Weil ferner die Seitenfläche des Lötmetall-verschweißten Abschnitts 31a mit dem wärmeabbindenden Harz 41 bedeckt ist, sind die Kollektorelektrode und das Verdrahtungsteil durch das wärmeabbindende Harz 41 verbunden und verstärkt. Mit dieser Auslegung kann ein Solarbatteriemodul mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, Verbindungszuverlässigkeit und fotoelektrischer Umwandlungseffizienz erhalten werden.
Weil die wärmevernetzende Epoxidharzzusammensetzung, die organische Säure enthält oder ein Vernetzungsmittel aus organischer Säure verwendet, eine Flussmittelwirkung (eine Reduktion einer Lötmetalloxidschicht) durch die Harzzusammensetzung zeigt, kann eine ausgezeichnete Lötmetallschweißverbindung erzielt werden, und somit kann ein Solarbatteriemodul mit einer hohen Verbindungszuverlässigkeit erhalten werden.
Weil darüber hinaus Lötmetallschweißung und Harzverstärkung des Lötmetallverschweißten Abschnitts gleichzeitig, ohne ein Flussmittel zu verwenden, durchgeführt werden kann, kann ein Solarbatteriemodul mit hoher Produktivität bei niedrigen Kosten erzielt werden.
Der Aufbau des Solarbatterieelements 1 ist nicht auf den vorstehend erwähnten Aufbau beschränkt, und solange die Kollektorelektrode auf der Lichtaufnahmefläche und der Rückfläche ausgebildet ist, lassen sich verschiedene Aufbauweisen anwenden.
Zweite Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Abwandlung des Verfahrens zum Herstellen des Solarbatteriemoduls gemäß der ersten Ausführungsform erklärt. Die 7 sind Querschnittsansichten eines anderen Verfahrens zum Verbinden einer Kollektorelektrode und eines Verdrahtungsteils. Die 7 entsprechen den 6, und Teile die zu den in den 6 identisch sind, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Als Erstes wird das in den 2 gezeigte Solarbatterieelement 1 ähnlich der ersten Ausführungsform unter Verwendung eines bekannten Verfahrens hergestellt. Die Kollektorelektrode 5 wird auf der Seite der Lichtaufnahmefläche 2a des Solarbatterieelements 1 ausgebildet (7(a)). Anschließend wird das wärmeabbindende Harz 41a vor einer Wärmevernetzung auf der Kollektorelektrode 5 angeordnet (7(b)). Die Breite des wärmeabbindenden Harzes 41a wird kleiner angesetzt als die Breite der Kollektorelektrode 5. Bei der hier erwähnten Breite des wärmeabbindenden Harzes 41a handelt es sich um eine Breite in einer Richtung einer kurzen Seite der Kollektorelektrode 5. Indem die Breite des auf der Kollektorelektrode 5 angeordneten wärmeabbindenden Harzes 41a reduziert wird, ist es möglich, das Herausstehen des wärmeabbindenden Harzes 41 von der Kollektorelektrode 5 beim Einbinden des Verdrahtungsteils 24 zu unterbinden, was es möglich macht, zu unterbinden, dass das wärmeabbindende Harz 41 heraustritt und die Lichtaufnahmefläche verkleinert.
Ähnlich dem Fall in der ersten Ausführungsform handelt es sich bei dem wärmeabbindenden Harz 41a um das wärmevernetzende Epoxidharz, das organische Säure enthält oder ein Vernetzungsmittel aus organischer Säure verwendet wie etwa ein Phenolvernetzungsmittel, ein Säureanhydridvernetzungsmittel und ein Carbonsäurevernetzungsmittel, und bei dem wärmeabbindenden Harz 41a kann es sich um eine flüssige Art oder einen Film im halbvernetzten Zustand (eine B-Stufe) handeln.
Als Nächstes wird das Verdrahtungsteil 24, dessen Umfangsfläche mit dem Lötmetall 31 überzogen ist, auf der Kollektorelektrode 5 positioniert. In einem Stadium, in dem das Verdrahtungsteil 24 mit der Kollektorelektrode 5 in Kontakt gebracht wird, wird Wärme mit einer Temperatur aufgebracht, die gleich einem oder höher als ein Schmelzpunkt des Lötmetalls 31 ist. Die Verbindungsflächen des Verdrahtungsteils 24 und der Kollektorelektrode 5 werden durch das Lötmetall 31 verbunden, und wie in 5 gezeigt ist, ist der Lötmetall-verschweißte Abschnitt 31a ausgebildet. Darüber hinaus wird die Seitenfläche des Lötmetall-verschweißten Abschnitts 31a mit dem wärmeabbindenden Harz 41 bedeckt, das durch Vernetzen des wärmeabbindenden Harzes 41a erhalten wird, so dass die Verbindung des Verdrahtungsteils 24 und der Kollektorelektrode 5 durch das Lötmetall 31 verstärkt ist.
Andererseits steht bei den Seitenflächenabschnitten der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 in der Längsrichtung das wärmeabbindende Harz 41 nicht zwischen der Kollektorelektrode 5 und dem Verdrahtungsteil 24 heraus. Deshalb bedeckt und bindet das wärmeabbindende Harz 41 umgebende Bereiche des Lötmetalls 31 nur in einer Fläche zwischen der Kollektorelektrode 5 und dem Verdrahtungsteil 24, um die Verbindung der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 zu verstärken. Das Verdrahtungsteil 24 und die Kollektorelektrode 5 sind dann durch das Lötmetall 31 und das wärmeabbindende Harz 41 verschweißt (7(c)). In diesem Fall kann die Lichtaufnahmefläche vergrößert und dabei die Verbindungszuverlässigkeit sichergestellt werden, und somit ist es möglich, den fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad zu verbessern.
Auch in der zweiten Ausführungsform wirkt in dem Prozess zum Wärmeaushärten des wärmeabbindenden Harzes 41a die wärmevernetzende Epoxidharzzusammensetzung, die organische Säure enthält oder organische Säure in einem Vernetzungsmittel verwendet, so, dass die Oxidschicht an der Oberfläche des Lötmetalls 31 reduziert und entfernt wird. Deshalb wird kein Flussmittel zum Entfernen der Oxidschicht benötigt, so dass der Verbindungsvorgang mit hoher Produktivität durchgeführt werden kann.
Obwohl in diesem Beispiel das Verdrahtungsteil 24 verwendet wird, dessen Außenumfangsfläche mit dem Lötmetall 31 überzogen ist, können alternativ auch andere Verfahren eingesetzt, wie etwa die Kollektorelektrode 5 mit dem Lötmetall 31 überzogen werden.
In den vorstehenden Erläuterungen wurde ein Fall zum Verbinden der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 auf der Seite der Lichtaufnahmefläche 2a des Solarbatterieelements 1 erklärt. Jedoch können die Kollektorelektrode 8 und das Verdrahtungsteil 24 auch auf der Seite der Rückfläche 2b des Solarbatterieelements 1 auf dieselbe Weise wie in den vorstehenden Erläuterungen verbunden werden.
Die Kollektorelektrode 5, die auf der Lichtaufnahmefläche 2a eines Solarbatterieelements 1 ausgebildet ist, und die Kollektorelektrode 8, die auf der Rückfläche 2b des anderen Solarbatterieelements 1 ausgebildet ist, sind dann durch das Verdrahtungsteil 24 elektrisch verbunden. Indem eine solche Verbindung wiederholt wird, wird der Solarbatteriestrang 10 ausgebildet, in dem die Solarbatterieelemente 1 elektrisch verbunden sind.
Danach wird unter Verwendung eines bekannten Verfahrens der Solarbatteriestrang 10 in das Dichtungsteil 23 eingeschlossen, das sandwichartig zwischen dem lichtaufnahmeflächenseitigen Schutzteil 21 und dem rückflächenseitigen Schutzteil 22 eingeschlossen ist. Indem der oben beschriebene Prozess durchgeführt wird, wird das Solarbatteriemodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform erhalten.
Gemäß der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform sind ähnlich dem Fall der ersten Ausführungsform die Kollektorelektrode und das Verdrahtungsteil des Solarbatterieelements 1 durch das Lötmetall 31 verschweißt. Weil darüber hinaus die Seitenfläche des Lötmetall-verschweißten Abschnitts 31a mit dem wärmeabbindenden Harz 41 bedeckt ist, sind die Kollektorelektrode und das Verdrahtungsteil mit dem wärmeabbindende Harz 41 verbunden und dadurch verstärkt. Darüber hinaus ist der Seitenflächenabschnitt des Lötmetalls 31 zwischen der Kollektorelektrode 5 und dem Verdrahtungsteil 24 in der Längsrichtung mit dem wärmeabbindenden Harz 41 bedeckt, so dass die Verbindung des Verdrahtungsteils 24 und der Kollektorelektrode 5 mit dem Lötmetall 31 verstärkt ist. Mit dieser Auslegung kann ein Solarbatteriemodul mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, Verbindungszuverlässigkeit und fotoelektrischer Umwandlungseffizienz erhalten werden.
Indem gemäß der zweiten Ausführungsform das wärmeabbindende Harz 41 die Seitenfläche der Lötmetallschweißung bedeckt, ohne zu den Seitenflächenabschnitten der Kollektorelektrode 5 und des Verdrahtungsteils 24 in der Längsrichtung herauszustehen, kann die Verbindung des Verdrahtungsteils 24 und der Kollektorelektrode 5 durch die Lötmetallschweißverbindung verstärkt sein. Mit dieser Konfiguration kann die Lichtaufnahmefläche vergrößert und dabei die Verbindungszuverlässigkeit sichergestellt werden, und somit ist es möglich, den fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad weiter zu verbessern.
Weil die wärmevernetzende Epoxidharzzusammensetzung, die ein Vernetzungsmittel aus organischer Säure verwendet, selbst eine Flussmittelwirkung (eine Reduktion einer Lötmetalloxidschicht) zeigt durch die Harzzusammensetzung, kann eine ausgezeichnete Lötmetallschweißverbindung erzielt werden, und somit kann ein Solarbatteriemodul mit einer hohen Verbindungszuverlässigkeit erhalten werden.
Weil darüber hinaus Lötmetallschweißung und Harzverstärkung des Lötmetallverschweißten Abschnitts 31a gleichzeitig, ohne eine Flussmittel zu verwenden, durchgeführt werden kann, kann ein Solarbatteriemodul mit hoher Produktivität bei niedrigen Kosten erzielt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben, ist das Solarbatteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich, um ein Solarbatteriemodul mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit und Verbindungszuverlässigkeit zwischen einem Verdrahtungsteil und einer Elektrode und ausgezeichnetem fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad zu realisieren.
Bezugszeichenliste

1: Solarbatterieelement
2: fotoelektrischer Umwandlungsabschnitt
2a: Lichtaufnahmefläche
2b: Rückfläche
3: Vorderflächenelektrode
4: Dünndrahtelektrode
5: Kollektorelektrode
5a: Bindemittel
5b: Ag-Partikel
6: Rückflächenelektrode
7: Dünndrahtelektrode
8: Kollektorelektrode
10: Solarbatteriestrang
21: lichtaufnahmeflächenseitiges Schutzteil
22: rückflächenseitiges Schutzteil
23: Dichtungsteil
24: Verdrahtungsteil
31: Lötmetall
31a: Lötmetall-verschweißter Abschnitt
41: wärmeabbindendes Harz
41a: wärmeabbindendes Harz vor Wärmevernetzung
42: Benetzungshöhe wärmeabbindenden Harzes am Verdrahtungsteil
100: Solarbatteriemodul
L: Licht

Claims

Ein Solarbatteriemodul mit mehreren Solarbatterieelementen, wovon jedes Elektroden umfasst, die durch ein elektrisch leitfähiges Verdrahtungsteil elektrisch verbunden sind, wobei die Elektrode und das Verdrahtungsteil durch Lötmetall auf der Elektrode Lötmetall-verschweißt sind, Harz angeordnet ist und dabei zumindest eine Seitenfläche eines Lötmetall-verschweißten Abschnitts zwischen dem Lötmetall und der Elektrode bedeckt, und eine Benetzungshöhe des Harzes am Verdrahtungsteil niedriger ist als das Verdrahtungsteil.
Das Solarbatteriemodul nach Anspruch 1, wobei das Harz auf einer weiter innen liegenden Seite als Seitenflächen der Elektrode und des Verdrahtungsteils in einer Breitenrichtung der Elektrode und des Verdrahtungsteils angeordnet ist.
Das Solarbatteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Harz um wärmeabbindendes Harz handelt, das organische Säure enthält oder ein Vernetzungsmittel aus organischer Säure verwendet.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Solarbatteriemoduls, das mehrere Solarbatterieelemente umfasst, wovon jedes Elektroden umfasst, die durch ein elektrisch leitfähiges Verdrahtungsteil elektrisch verbunden sind, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt des Anordnens eines wärmeabbindenden Harzes, das organische Säure enthält oder ein Vernetzungsmittel aus organischer Säure verwendet, und Lötmetalls zwischen der Elektrode und dem Verdrahtungsteil; und einen zweiten Schritt des Lötmetall-Verschweißens der Elektrode und des Verdrahtungsteils durch das Lötmetall, indem die Elektrode und das Verdrahtungsteil aufeinandergepresst und Wärme mit einer Temperatur aufgebracht wird, die gleich einem oder höher als ein Schmelzpunkt des Lötmetalls ist, und zumindest eine Seitenfläche eines Lötmetall-verschweißten Abschnitts der Elektrode und des Lötmetalls mit dem wärmeabbindenden Harz bedeckt wird, indem es zwischen der Elektrode und dem Verdrahtungsteil heraustritt.
Das Verfahren zum Herstellen eines Solarbatteriemoduls nach Anspruch 4, wobei im ersten Schritt das wärmeabbindende Harz auf einer weiter innen liegenden Seite als Seitenflächen der Elektrode und des Verdrahtungsteils in einer Breitenrichtung der Elektrode und des Verdrahtungsteils angeordnet wird, und im zweiten Schritt das wärmeabbindende Harz nicht über das Verdrahtungsteil an Seitenflächenabschnitten der Elektrode und des Verdrahtungsteils in einer Längsrichtung heraustritt.