JP2000004034A - 太陽電池モジュールにおけるバスバーの接続方法 - Google Patents

太陽電池モジュールにおけるバスバーの接続方法

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JP2000004034A
JP2000004034A JP10168395A JP16839598A JP2000004034A JP 2000004034 A JP2000004034 A JP 2000004034A JP 10168395 A JP10168395 A JP 10168395A JP 16839598 A JP16839598 A JP 16839598A JP 2000004034 A JP2000004034 A JP 2000004034A
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bus bar
solar cell
cell module
copper
seam welding
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Kazue Suzuki
和枝 鈴木
Kazuhiro Toyoda
和弘 豊田
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Yazaki Corp
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Yazaki Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 密着力が極めて強く、温度サイクルによる安
定性が高く、且つ、発生電流の変化に影響されず安定し
て低い接触抵抗を有する太陽電池モジュールにおけるバ
スバーの接続方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板1の上に形成した太陽電池モ
ジュール10から導電性基体2の両端部を露出させ、こ
の上にバスバー4を固定して超音波シーム溶接にてこれ
らを電気的に接続させる。バスバー4は、例えば、アル
ミニウム、銀又は銅からなる金属リボン或いはニッケル
メッキした銅からなる金属リボンで構成する。超音波シ
ーム溶接は、超音波シーム溶接機のヘッドHを加重;3
〜11Kg及び発信周波数;20〜50kHzでバスバ
ー上に走らせることにより行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板上に形
成した太陽電池モジュールから外部へ出力を取り出すバ
スバーの接続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の太陽電池モジュールは、例えば、
特開平9−237911に開示されている。図6は、か
かる従来の太陽電池モジュールの要部平面図であり、そ
して、図7は、図6の一部拡大横断面図である。図6,
7において、11は多結晶質からなる光起電力素子であ
る。光起電力素子11は、その表面に受光側電極として
の集電電極12を有し、その裏面に裏面電極としての導
電性基体13を有している。14は、光起電力素子11
の受光面に設けられた反射防止用薄膜である。集電電極
12のラウンドと導電性基体13上に絶縁層111を介
して設けられた中継端子部110とは、絶縁膜18で被
覆された接続リード19により電気的に接続されてい
る。接続リード19による電気的接続は、その一方端を
半田付け又は導電性接着剤により集電電極12のラウン
ド上に接着し、その他方端を中継端子部110上に抵抗
溶接又はレーザー溶接により接着することにより、行わ
れている。そして、中継端子110は、異方性導電性シ
ートや金属板或いは外部引出し用電線113等によっ
て、同様の端部構造を有する隣接する光起電力素子と電
気的に接続されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の太陽電池モジュ
ールにおける接続リードの導電性基体に対する接着が
半田付け、導電性接着剤、抵抗溶接、及び、レー
ザー溶接、よりなる接着手段によって行われていること
は、前述のとおりであるが、かかる従来の接着手段を太
陽電池モジュールにおけるバスバーの接続に適用したと
ころ、は、半田と導電性基体金属との相溶性が悪いた
めに接着しないこと、は、接着はするが密着力が弱
く、温度サイクル試験で劣化が起こり、しかも、接触抵
抗が高い上に不安定であること、は、導電性基体が1
μm程度と薄いため、抵抗が高く、電流が流れないこ
と、そして、は、導電性基体が1μm程度と薄いため
に溶融して変形し、しかも、ガラス基板に割れやひびが
入ること、等の問題があった。
【0004】本発明は、かかる問題を解決することを目
的としている。即ち、本発明は、密着力が極めて強く、
温度サイクルによる安定性が高く、且つ、発生電流の変
化に影響されず安定して低い接触抵抗を有する太陽電池
モジュールにおけるバスバーの接続方法を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、(イ) 基板上
に形成した太陽電池モジュールから導電性基体の両端部
を露出させ、この上にバスバーを固定した後超音波シー
ム溶接にて接合させるか、或いは、(ロ) ガラス基板上に
形成した太陽電池モジュールから導電性基体の両端部を
露出させた後これらを略一定間隔で取り除き、この上に
バスバーを固定して、陽極接合により、接合させたとこ
ろ、接着による密着力が強く、温度サイクルによる安定
性が高く、且つ、発生電流の変化に影響されず安定して
低い接触抵抗を有する、バスバーを太陽電池モジュール
の導電性基体の露出端部に有効に接続できることを見出
して本発明を完成するに至った。
【0006】本第1発明は、基板上に形成した太陽電池
モジュールから導電性基体の両端部を露出させ、この上
にバスバーを固定した後超音波シーム溶接にてこれらを
電気的に接続させることを特徴とする太陽電池モジュー
ルにおけるバスバーの接続方法である。
【0007】本第2発明は、第1発明において、バスバ
ーをアルミニウム、銀又は銅からなる金属リボン或いは
ニッケルメッキした銅からなる金属リボンで構成するこ
とを特徴とするものである。
【0008】本第3発明は、第1又は2発明において、
超音波シーム溶接機のヘッドを加重;3〜11Kg及び
発信周波数;20〜50kHzでバスバー上に走らせる
ことを特徴とするものである。
【0009】本第4発明は、ガラス基板上に形成した太
陽電池モジュールから導電性基体の両端部を露出させた
後これらを略一定間隔で取り除き、この上にバスバーを
固定して、陽極接合により、これらを電気的に接続させ
ることを特徴とする太陽電池モジュールにおけるバスバ
ーの接続方法である。
【0010】本第5発明は、第4発明において、バスバ
ーをアルミニウム、銀又は銅からなる金属リボン或いは
ニッケルメッキした銅からなる金属リボンで構成するこ
とを特徴とするものである。
【0011】本第6発明は、第4又は5発明において、
露出させた導電性基体の両端部を5〜10mm間隔で取
り除くことを特徴とするものである。
【0012】本第7発明は、第4,5又は6発明におい
て、陽極接合を、真空中又は不活性ガス雰囲気中におい
てガラス基板側を負極としバスバー側を陽極として両極
間に300〜500Vの電圧を200〜300℃で5〜
30分間印加することにより、行うことを特徴とするも
のである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0014】(実施の形態1)図1は、本発明の一実施
の形態を示す太陽電池モジュールの平面図であり、そし
て、図2は、図1のA−A線断面説明図である。図1,
2に示すように、ガラス基板1上に形成した太陽電池モ
ジュール10から光起電力素子3を残して導電性基体2
の両端部を露出させた後この上にバスバー4を固定して
超音波シーム溶接にてこれらを電気的に接続させる。バ
スバー4は、例えば、アルミニウム、銀又は銅からなる
厚み100μm以下の金属リボン或いはニッケルメッキ
した銅からなる厚み100μm以下の金属リボンで構成
する。このような超音波シーム溶接は、例えば、超音波
シーム溶接機(図示せず)のヘッドHを加重;3〜11
Kg及び発信周波数;20〜50kHzでバスバー上
(図1の一点破線部分)に走らせることにより行われ
る。この際、ヘッドHの加重が3Kgに達しないとバス
バー4の溶融にムラが生じて接合が不十分となり、ま
た、ヘッドHの加重が11Kgを越えると溶融したバス
バー4に変形が生じるので、ヘッドHの加重は、3〜1
1Kgとするのがよく、さらに、発信周波数が20kH
zに達しないとバスバー4が溶融しないために接合せ
ず、また、発信周波数が50kHzを越えると溶融し過
ぎたバスバー4に変形が生じるので、発信周波数は、2
0〜50kHzとするのがよい。
【0015】このように作成した太陽電池モジュールを
90℃/−40℃(6時間/サイクル)の条件下で温度
サイクル試験を200サイクル行ったところ、試験前後
で接触抵抗及び密着の劣化はみられず、信頼性の高いバ
スバーの接続を形成できることがわかった。
【0016】(実施の形態2)図3は、本発明の他の一
実施の形態を示す太陽電池モジュールの平面図であり、
図4は、図3のB−B線部分拡大断面図であり、そし
て、図5は、図3の太陽電池モジュールの両端より露出
させた導電性基体を一定間隔で取り除いた状態を示す太
陽電池モジュールの平面図である。
【0017】図5に示すように、ガラス基板1の上に形
成した太陽電池モジュール20から光起電力素子3を残
して導電性基体2の両端部を露出させ後これらを略一定
間隔で取り除く。図3,4に示すように、この略一定間
隔で取り除いた導電性基体2の上にバスバー4を固定し
て、陽極接合により、これらを電気的に接続させる。
【0018】本発明においては、バスバー4は、例え
ば、アルミニウム、銀又は銅からなる厚み100μm以
下の金属リボン或いはニッケルメッキした銅からなる厚
み100μm以下の金属リボンで構成する。露出させた
導電性基体2の両端部は、例えば、5〜10mm間隔で
取り除く。
【0019】本発明における「陽極接合」は、真空中又
は不活性ガス雰囲気中でガラス基板側を負極としバスバ
ー側を陽極として200〜300℃に保持した両極間に
300〜500Vの電圧を5〜30分間印加することに
より、行うことができる。このように、真空中又は不活
性ガス雰囲気中において、ガラス基板1側を負極としバ
スバー2の側を陽極として重ね合わせた両極間に300
〜500Vの電圧を200〜300℃で5〜30分間印
加すると、ガラス基板1及びバスバー4の接触部分にお
いては、ガラス基板1の中の陽イオン(Naイオン)が
電場を受けてバスバー4から離れるように移動するの
で、ガラス基板1のバスバー1の側の表面近くに陽イオ
ンの欠乏した層ができることとなる。この層は、陽イオ
ンが移動した後に取り残された陰イオンのために強い陰
電荷を帯びることとなる。この陰電荷が、自ら作り出す
電場のためにバスバー4の表面に表れる境像電荷と強く
引き合い、ガラス基板1とバスバー4との間に強い密着
を作り出す。本発明において、露出させた導電性基体2
の両端部を略一定間隔で取り除くのは、ガラス基板1と
バスバー4との間に強い密着を作り出すために行う。そ
して、かかる密着が両表面間の化学反応により恒久化し
て、図4に示すように陽極接合Pが完成する。しかしな
がら、ガラス基板の表面を最初から導電性基体2が覆っ
ている部分では、導電性基体2がガラス基板1の表面に
生じる陽イオン欠乏層がつくる電場を遮蔽するので、バ
スバー4の側の表面に虚像が表れず、そのために、導電
性基体とバスバーとの間に密着、即ち、陽極接合を作り
出さない。このような陽極接合の原理は、例えば、日経
エレクトロニクス、NO.480、1989年8月22
日、日経BP社発行、第150〜152頁に見るよう
に、斯界でよく知られているものである。
【0020】このように作成した太陽電池モジュールを
90℃/−40℃(6時間/サイクル)の条件下で温度
サイクル試験を200サイクル行ったところ、試験前後
で接触抵抗及び密着の劣化はみられず、信頼性の高いバ
スバーの接続を形成できることがわかった。
【0021】以上、本第1〜3発明によれば、超音波シ
ーム溶接による原子間接合が形成されてバスバーと導電
性基体との密着が強固なものとなり、また、本第4〜7
発明によれば、バスバーとガラス基板とに陽極接合によ
る密着が形成され、そして、続いて起こる化学反応によ
る密着の恒久化がなされるので、本第1〜7発明は、
(1) 電界腐食が起こりにくいこと、(2) 引っ張りに対し
て剥離しない密着力の極めて強い接続が得られること、
(3) 温度サイクルによる接触抵抗及び強度の劣化がない
ので安定性が高いこと、且つ、(4) 発生電流の変化に影
響されず安定して低い接触抵抗を有すること、等の利点
を有する太陽電池モジュールにおけるバスバーの接続方
法を提供するすることができる。
【0022】
【発明の効果】電界腐食が起こりにくいこと、引っ張り
に対して剥離しない密着力の極めて強い接続が得られる
こと、温度サイクルによる接触抵抗及び強度の劣化がな
いので安定性が高いこと、且つ、発生電流の変化に影響
されず安定して低い接触抵抗を有すること、等の効果を
奏する太陽電池モジュールにおけるバスバーの接続方法
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す太陽電池モジュー
ルの平面図である。
【図2】図1のA−A線断面説明図である。
【図3】本発明の他の一実施の形態を示す太陽電池モジ
ュールの平面図である。
【図4】図3のB−B線部分拡大断面図である。
【図5】図3の太陽電池モジュールの両端より露出させ
た導電性基体を一定間隔で取り除いた状態を示す太陽電
池モジュールの平面図である。
【図6】従来の太陽電池モジュールの要部平面図であ
る。
【図7】図6の一部拡大横断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 導電性基体 3 光起電力素子 4 バスバー 10,20 太陽電池モジュール H 超音波シーム溶接機のヘッド P 陽極接合

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成した太陽電池モジュールか
    ら導電性基体の両端部を露出させ、この上にバスバーを
    固定して超音波シーム溶接にてこれらを電気的に接続さ
    せることを特徴とする太陽電池モジュールにおけるバス
    バーの接続方法。
  2. 【請求項2】 バスバーをアルミニウム、銀又は銅から
    なる金属リボン或いはニッケルメッキした銅からなる金
    属リボンで構成することを特徴とする請求項1記載の太
    陽電池モジュールにおけるバスバーの接続方法。
  3. 【請求項3】 超音波シーム溶接機のヘッドを加重;3
    〜11Kg及び発信周波数;20〜50kHzでバスバ
    ー上に走らせることを特徴とする請求項1又は2記載の
    太陽電池モジュールにおけるバスバーの接続方法。
  4. 【請求項4】 ガラス基板上に形成した太陽電池モジュ
    ールから導電性基体の両端部を露出させた後これらを略
    一定間隔で取り除き、この上にバスバーを固定して、陽
    極接合により、これらを電気的に接続させることを特徴
    とする太陽電池モジュールにおけるバスバーの接続方
    法。
  5. 【請求項5】 バスバーをアルミニウム、銀又は銅から
    なる金属リボン或いはニッケルメッキした銅からなる金
    属リボンで構成することを特徴とする請求項4記載の太
    陽電池モジュールにおけるバスバーの接続方法。
  6. 【請求項6】 露出させた導電性基体の両端部を5〜1
    0mm間隔で取り除くことを特徴とする請求項4又は5
    記載の太陽電池モジュールにおけるバスバーの接続方
    法。
  7. 【請求項7】 陽極接合を、真空中又は不活性ガス雰囲
    気中においてガラス基板側を負極としバスバー側を陽極
    として両極間に300〜500Vの電圧を200〜30
    0℃で5〜30分間印加することにより、行うことを特
    徴とする請求項4,5又は6記載の太陽電池モジュール
    におけるバスバーの接続方法。
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