JP2000012885A

JP2000012885A - 太陽電池

Info

Publication number: JP2000012885A
Application number: JP10176292A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Inaba; 敦稲葉
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2000-01-14

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度配置が可能で、作業性及び信頼性に優
れ、しかも製造コストを低減できる太陽電池を提供す
る。【解決手段】光が入射される受光面に電極１１及び１２
を有する太陽電池素子１０と、この太陽電池素子１０を
封止するパッケージ２０と、太陽電池素子１０の電極１
１及び１２からパッケージ２０の裏面側に導出される電
極リード２１及び２２、とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池に関し、特
に太陽電池素子をパッケージングすることによって太陽
電池を構成する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の太陽電池は、そのセル構造からバ
ルク結晶型と薄膜型とに大別される。バルク結晶型の太
陽電池は、例えば図９（Ａ）に示すように、太陽電池素
子１０の表面（光が入射される受光面をいう。以下同
じ）に設けられた表電極５０と裏面に設けられた裏電極
５１とを有する。このような構造を有する太陽電池を用
いて太陽電池モジュールを構成する場合は、例えば図９
（Ｂ）に示すように、複数の太陽電池が立体的に配置さ
れる。即ち、各太陽電池の表電極５０は隣接する太陽電
池の裏電極５１に重ねられて配置される。これにより、
各太陽電池が電気的にシリアルに接続されて、所定の電
圧又は電流が得られる。

【０００３】しかしながら、このバルク結晶型の太陽電
池を用いて作製された太陽電池モジュールは、次のよう
な問題がある。即ち、太陽電池同士が重ね合わせられこ
とにより各太陽電池素子の受光面積が狭められるので、
各太陽電池素子の発電効率が低下する。また、各太陽電
池は斜めに配置されるので、太陽電池モジュールが厚く
なる。その結果、この太陽電池モジュールを製品に適用
する場合に、設計上の制限を受けることがある。

【０００４】また、他の太陽電池モジュールとして、例
えば図９（Ｃ）に示すような構造を有する太陽電池モジ
ュールが開発されている。このタイプの太陽電池モジュ
ールは、例えば実開昭６３−３３６４６号公報に開示さ
れている。この太陽電池モジュールでは、複数の太陽電
池が平面的に配列され、各太陽電池の表電極５０と隣接
する太陽電池の裏電極５１とが導体６０で接続される。
より具体的には、図９（Ｄ）に示すように、各太陽電池
の裏電極５１と回路基板上に設けられた配線パターン６
２とが例えば半田付け等により接続され、この配線パタ
ーン６２と隣接する太陽電池の表電極５０との間が、例
えばボンディングワイヤ６１で接続される。

【０００５】しかしながら、この太陽電池モジュール
は、各太陽電池間にボンディングワイヤを通すためのス
ペースが必要であるので、単位面積に配置可能な太陽電
池の数が少なくなる。また、各太陽電池間を例えばボン
ディングワイヤ等により接続する必要があるために、組
立コストが高くなり、また結線箇所が多いので信頼性に
劣るという問題がある。

【０００６】一方、近年は、安価で軽量化が可能である
という理由から薄膜型の太陽電池が多く用いられてい
る。この薄膜型の太陽電池は、例えば図１０に示すよう
に、太陽電池素子１０の表面に第１電極（例えば＋電
極）７０と第２電極（例えば−電極）７１とを有する。
この薄膜型の太陽電池を用いて太陽電池モジュールを構
成する場合は、複数の太陽電池が平面的に配置され、各
太陽電池の第１電極７０と隣接する太陽電池の第２電極
７１とが例えばボンディングワイヤ８０で接続される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この薄
膜型の太陽電池を用いて太陽電池モジュールを構成する
場合、上記図９（Ｃ）及び（Ｄ）に示した太陽電池モジ
ュールと同様の問題がある。即ち、太陽電池同士を、例
えばボンディングワイヤといった空中配線で接続する必
要があるので、各太陽電池間に或る程度のスペースが必
要である。その結果、単位面積に配置できる太陽電池の
数が少なくなる。また、各太陽電池間は例えばボンディ
ングワイヤで接続されるので、作業性が悪く、信頼性に
劣り、しかも製造コストが高くなるという問題がある。

【０００８】本発明は、上述したような問題を解消する
ためになされたものであり、その目的は、高密度配置が
可能で、作業性及び信頼性に優れ、しかも製造コストを
低減できる太陽電池を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る太陽電池
は、上記目的を達成するために、光が入射される受光面
に電極を有する太陽電池素子と、該太陽電池素子を封止
する封止体と、前記太陽電池素子の電極から該封止体の
外部に導出される電極リード、とを備えている。

【００１０】この太陽電池は、太陽電池素子を、封止体
と電極リードとから構成される所謂パッケージで覆うこ
とによって構成されている。上記太陽電池素子として
は、例えば薄膜型の太陽電池素子のように、同一面に電
極が配置された太陽電池素子が使用される。なお、同一
面に電極が配置された太陽電池素子であれば、薄膜型に
限らず種々のタイプの太陽電池素子を使用できる。この
ような構造の太陽電池素子を使用することにより、太陽
電池素子の電極と電極リードとを同一面で一括して接続
できるので、太陽電池の製造効率を向上させることがで
きる。

【００１１】この発明に係る太陽電池は、前記太陽電池
素子を、前記封止体により真空封止するように構成でき
る。この構成によれば、太陽電池素子自体が湿気やガス
に曝されることがないので、耐環境性を向上させること
ができる。

【００１２】また、前記電極リードは、前記太陽電池素
子の受光面と反対側の面を覆っている前記封止体の部分
から露出するように構成できる。この構成により、一般
の表面実装部品（ＳＭＤ：Surface Mount Device）と同
様に、部品の裏面、つまり受光面と反対側の面に接続端
子が形成されるので、例えば半田や導電性接着剤を使用
して、複数の太陽電池を一括して回路基板に接続でき
る。

【００１３】従って、この太陽電池を用いて太陽電池モ
ジュールを製造する場合、太陽電池を回路基板に接続す
る作業が簡単になるので製造コストを抑えることができ
る。また、ボンディングワイヤ等が使用されないので信
頼性の低下を防止できる。また、太陽電池と太陽電池と
の間にスペースを設ける必要がないので高密度実装が可
能であり発電効率を上げることができる。更に、太陽電
池モジュールを構成する太陽電池が故障した場合に、そ
の太陽電池を簡単に交換できる。

【００１４】また、前記封止体は、光透過性樹脂で構成
できる。この構成によれば、太陽電池を比較的軽量化で
きるという利点がある。また、前記封止体の、前記太陽
電池素子の受光面を覆っている部分に反射防止膜を形成
するように構成できる。この構成によれば、封止体の表
面で発生する反射損失を抑止できるので、発電効率を向
上させることができる。更に、前記封止体の、前記太陽
電池素子の受光面を覆っている部分に微細溝を形成する
ように構成できる。この構成によれば、封止体表面で多
重反射が発生するので、光を太陽電池素子の受光面に効
率よく導くことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
に係る太陽電池を、図面を参照しながら詳細に説明す
る。なお、以下では、「太陽電池」というときは、太陽
電池素子とパッケージとで構成された電子部品をいう。
また、「太陽電池モジュール」というときは、複数の太
陽電池で構成される例えば太陽電池パネルのようなモジ
ュールをいう。以下では、同一及び相当部分には同一符
号を付して説明する。

【００１６】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
太陽電池の構成を示す側面図である。この太陽電池１
は、太陽電池素子１０、パッケージ２０及びこれら太陽
電池素子１０とパッケージ２０との間に充填された充填
材３０により構成されている。この第１の実施の形態で
使用される太陽電池素子１０には、その受光面（図中上
側）に第１電極１１（例えば＋電極）及び第２電極１２
（例えば−電極）といった２つの電極が設けられてい
る。なお、太陽電池素子１０としては、受光面に２つの
電極を有するものであればバルク結晶型及び薄膜型の何
れも使用できるが、特に安価、軽量等といった特徴を有
する薄膜型の太陽電池素子が好適である。

【００１７】また、パッケージ２０は、第１電極リード
２１と、第２電極リード２２と、これら第１電極リード
２１及び第２電極リード２２を保持する樹脂２３とで構
成されている。第１電極リード２１の一端２１ａは太陽
電池素子１０の第１電極１１に接続され、他端２１ｂは
この太陽電池１の裏面に露出されている。同様に、第２
電極リード２２の一端２２ａは太陽電池素子１０の第２
電極１２に接続され、他端２２ｂはこの太陽電池１の裏
面に露出されている。

【００１８】樹脂２３は、第１電極リード２１及び第２
電極リード２２を固定的に支持すると共に、上記太陽電
池素子１０の上面（受光面）、側面及び底面の一部を覆
うように成形されている。太陽電池素子１０の底面の一
部は、樹脂２３で形成された突起部２３ａ及び充填材３
０で形成された突起部３０ａによって覆われているが他
部は露出されており、電子部品としての太陽電池１の裏
面の一部を形成している。この樹脂２３としては、光透
過性樹脂が用いられる。

【００１９】また、太陽電池素子１０とパッケージ２０
との間には、太陽電池素子１０の受光面と樹脂２３との
間を緩衝するために、透明な充填材３０が詰められてい
る。この充填材３０としては、例えば紫外線による光透
過率の低下の少ないＰＶＤ（Poly Vinyl Butylol）や耐
湿性に優れたＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）等を用
いることができる。

【００２０】なお、パッケージ２０を構成する樹脂２３
には、図２に示すように、突起部（図１の突起部２３ａ
に対応する部分）は設けられていなくてもよい。この場
合、太陽電池素子１０の底面の一部は、充填材３０で形
成された突起部３０ａによって覆われることになる。

【００２１】この太陽電池１は、次のようにして製造さ
れる。先ず、図３に示すような、太陽電池素子１０とパ
ッケージ２０とが別個に用意される。図１に示す太陽電
池１で使用されるパッケージ２０の第１電極リード２１
側には、図３に示すように、樹脂２３による突起部２３
ａが設けられているが、第２電極リード２２側には突起
部は設けられていない。また、図２に示す太陽電池１で
使用されるパッケージ２０には、何れの電極リード側に
も突起部は設けられていない。また、第１電極リード２
１の他端部２１ｂ及び第２電極リード２２の他端２２ｂ
は、それぞれ樹脂２３から露出している。

【００２２】次いで、太陽電池素子１０の第１電極１１
及び第２電極１２が、それぞれ第１電極リード２１の一
端２１ａ及び第２電極リード２２の一端２２ａに接続さ
れる。この場合、太陽電池素子１０の第１電極１１及び
第２電極１２が同一面に存在し、且つパッケージ２０の
第１電極リード２１の一端２１ａ及び第２電極リード２
２の一端２２ａが、それぞれ第１電極１１及び第２電極
１２に対向するように形成されているので、これらを一
括して接続することができる。この一括接続には、例え
ば半田付け、導電性樹脂、金属合金、バンプといった種
々の接続技術を用いることができる。この一括接続によ
り、接続に要する時間を短縮でき、また接続の信頼性を
高めることができる。

【００２３】次いで、太陽電池素子１０とパッケージ２
０との空隙に充填材３０が充填される。この充填は、図
１及び図２に示すように、充填材３０が上記空隙から溢
れて太陽電池素子１０の露出面より高くなるまで行われ
る。これにより、太陽電池素子１０とパッケージ２０と
が接着されると共に、充填材３０による突起部３０ａが
形成される。以上の工程により、パッケージ２０によっ
て太陽電池素子１０が封止された太陽電池１が完成す
る。

【００２４】以上のように、この第１の実施の形態に係
る太陽電池１は、太陽電池素子１０の電極１１及び１２
が、電極リード２１及び２２によって裏面へ導かれ、裏
面で露出されている。従って、この太陽電池１を一般の
表面実装部品のように取り扱うことができるので、組立
時の作業効率を向上させることができる。

【００２５】この第１の実施の形態に係る太陽電池１
は、例えば図１に示すように、太陽電池素子１０の受光
面を覆っている樹脂２３の表面に反射防止膜２４を形成
することができる。反射防止膜２４としては、例えば、
Ｓｉ₃Ｎ₄やＴａ₂Ｏ₄等の単層膜、Ｔａ₂Ｏs／ＳｉＯ₂、
ＺｎＳ／ＳｉＯ₂、ＺｎＳ／ＭｇＦ₂等の２層膜を用いる
ことができる。この構成によれば、樹脂２３の表面で発
生する反射損失を抑止できるので、発電効率を向上させ
ることができる。

【００２６】また、この第１の実施の形態に係る太陽電
池１は、太陽電池素子１０の受光面を覆っている樹脂２
３の表面（図１の符号２４で示される部分）に微細溝を
形成できる。この構成によれば、太陽電池素子１０の受
光面を覆っている樹脂２３の表面で多重反射が発生する
ので、光を効率よく太陽電池素子１０の受光面に導くこ
とができる。更に、太陽電池素子１０の受光面を覆って
いる樹脂２３の表面に反射防止膜及び微細溝の双方を形
成してもよい。

【００２７】次に、上述した太陽電池１を用いて構成さ
れる太陽電池モジュールを図４を参照しながら説明す
る。この太陽電池モジュールは、回路基板２上に複数の
太陽電池１が平面的に配列されて構成されている。

【００２８】即ち、回路基板２には、それぞれが独立し
た複数のランドを形成するように配線パターン３が設け
られており、或る太陽電池１の第１電極リード２１の一
端２１ａ及び他の太陽電池１の第２電極リード２２の他
端２２ｂが同一のランドに接続される。これにより、２
つの太陽電池１が接続される。以下同様にして、複数の
太陽電池１が配線パターン３（ランド）を介してシリア
ルに接続され、以て太陽電池モジュールが形成される。
太陽電池モジュールに使用される太陽電池１の数は、要
求される電圧値又は電流値に応じて任意に定めることが
できる。

【００２９】この太陽電池モジュールで使用される各太
陽電池１の端子は裏面に形成されているので、複数の太
陽電池１を回路基板２に接続する際は、回路基板２と各
太陽電池１とを、例えば半田付け等により一括して接続
することができる。これにより、太陽電池モジュールを
作製する際の作業性が向上するので、製造コストを低減
できる。

【００３０】また、従来のように１つの太陽電池と他の
太陽電池との間にボンディングワイヤを通す必要がない
ので、太陽電池と太陽電池との間隙を小さくすることが
できる。その結果、太陽電池を高密度実装することがで
きるので、太陽電池モジュール当たりの発電量を大きく
することができる。

【００３１】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。この第２の実施の形態に係る太陽電池は、太
陽電池素子１０がパッケージ２０によって真空封止され
ることにより構成されている。この真空封止のために、
この太陽電池１は、図５に示すように、パッケージ２０
を形成する樹脂２３の突起部２３ａと太陽電池素子１０
とを接合する接合部４０を有している。

【００３２】この接合部４０は、図６（Ａ）にその一部
（第２電極リード２２側）を詳細に示すように、太陽電
池素子１０の裏面の周縁に設けられたメタル部４０ａ及
び樹脂２３の突起部２３ａの裏面側周縁に設けられたメ
タル部４０ｂに、階段状のメタル４０ｃが例えばシー
ム溶接等によって溶接されることにより構成されてい
る。

【００３３】この第２の実施の形態に係る太陽電池は、
次のようにして製造される。先ず、太陽電池素子１０と
して、その裏面の周縁にメタル部４０ａが形成された太
陽電池が用意される。また、パッケージ２０として、樹
脂２３で形成された突起部２３の裏面側周縁にメタル部
４０ｂが形成されたパッケージが用意される。このパッ
ケージ２０の突起部２３ａは、上述した第１の実施の形
態と異なり、第１電極リード２１側及び第２電極リード
２２側の双方に設けられている。また、各突起部２３ａ
は、上述した第１の実施の形態と異なり、太陽電池素子
１０の側面に至る程度の高さを有する。

【００３４】太陽電池素子１０の第１電極１１及び第２
電極１２とパッケージ２０の第１電極リード２１及び第
２電極リード２２とをそれぞれ接続する工程は、上述し
た第１の実施の形態と同じである。この接続工程が完了
すると、次いで、この太陽電池１は、図示しない真空チ
ャンバーに入れられる。そして、この真空チャンバーの
中で、メタル部４０ａ及びメタル部４０ｂにメタル４０
ｃが、例えばシーム溶接により固着される。これによ
り、太陽電池素子１０とパッケージ２０との空隙は真空
に保たれるので、太陽電池素子１０がパッケージ２０に
よって真空封止された太陽電池１が完成する。

【００３５】この第２の実施の形態に係る太陽電池１
は、太陽電池素子１０がパッケージ２０により真空封止
されているので、太陽電池素子１０の受光面が湿気やガ
スに曝されることがない。従って、耐環境性を向上させ
ることができる。

【００３６】なお、この第２の実施の形態に係る太陽電
池１では、上記メタル部４０ａ及びメタル部４０ｂにメ
タル４０ｃを溶接する工程を、例えば窒素ガス雰囲気下
で行うことができる。この場合、上記空隙に窒素ガスが
封入された太陽電池１を構成することができる。

【００３７】また、この第２の実施の形態では、上記第
１の実施の形態と同様に、太陽電池素子１０とパッケー
ジ２０との空隙に充填材３０を充填することもできる。
この場合、上記接続工程に引き続き、太陽電池素子１０
とパッケージ２０との空隙に充填材３０が充填される。
この工程では、上述した第１の実施の形態と異なり、充
填材３０が上記空隙から溢れない高さまで充填される。

【００３８】充填材３０の注入が完了すると、次いで、
この太陽電池１は、真空脱泡のために、図示しない真空
チャンバーに入れられる。そして、この真空チャンバー
の中で、メタル部４０ａ及びメタル部４０ｂにメタル４
０ｃが、例えばシーム溶接により固着される。これによ
り、太陽電池素子１０がパッケージ２０によって気密封
止された太陽電池１が完成する。

【００３９】また、この第２の実施の形態で使用される
パッケージ２０は、図６（Ｂ）に示すように、その樹脂
２３の厚さが、パッケージ２０に接続された太陽電池素
子１０の裏面の高さと同じになるように構成できる。こ
の構成によれば、上記メタル部４０ａ及びメタル部４０
ｂに溶接するメタル４０ｃとして平板を用いることがで
きるので、溶接作業が簡単になるという利点がある。

【００４０】本発明に係る太陽電池は、例えば図７に示
すように、第１電極リード２１及び第２電極リード２２
を水平方向に導出するように構成することもできる。こ
の構成の場合も、太陽電池素子１０を真空封止すること
ができる。また、太陽電池素子１０の受光面を覆ってい
る樹脂２３の部分に反射防止膜及び／又は微細溝を形成
することができる。

【００４１】このように構成される太陽電池を、例えば
図８に示すように、回路基板２上に平面的に配列し、隣
接する太陽電池の第１電極リード２１と第２電極リード
２２とを例えば溶接、半田付け、ボルト締め、ワイヤー
ボンディング等によって接続し、以て太陽電池モジュー
ルを構成できる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高密度配置が可能で、作業性及び信頼性に優れ、しかも
製造コストを低減できる太陽電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池の構
成を示す側面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池の他
の構成を示す側面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池の製
造工程を説明するための図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池を用
いた太陽電池モジュールの構成を示す側面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池の構
成を示す側面図である。

【図６】図５に示した接合部を詳細に示す図である。

【図７】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る太陽
電池の変形例の構成を示す側面図である。

【図８】図７に示した太陽電池を用いた太陽電池モジュ
ールの構成を示す側面図である。

【図９】従来の表面及び裏面に電極を有する太陽電池を
用いた太陽電池モジュールの構成を示す側面図である。

【図１０】従来の表面のみに電極を有する太陽電池を用
いた太陽電池モジュールの構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１０太陽電池素子１１第１電極１２第２電極２０パッケージ２１第１電極リード２２第２電極リード２３樹脂２４反射防止膜３０充填材４０接合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光が入射される受光面に電極を有する太陽
電池素子と、該太陽電池素子を封止する封止体と、前記太陽電池素子の電極から該封止体の外部に導出され
る電極リード、とを有する太陽電池。
【請求項２】前記太陽電池素子は、前記封止体により真
空封止されている請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】前記太陽電池素子の受光面と反対側の面を
覆っている前記封止体の部分から前記電極リードが露出
されている請求項１又は請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】前記封止体は、光透過性樹脂で構成されて
いる請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の太陽電
池。
【請求項５】前記封止体の、前記太陽電池素子の受光面
を覆っている部分には反射防止膜が形成されている請求
項１乃至請求項４の何れか１項に記載の太陽電池。
【請求項６】前記封止体の、前記太陽電池素子の受光面
を覆っている部分には微細溝が形成されている請求項１
乃至請求項５の何れか１項に記載の太陽電池。