JP2005294679A

JP2005294679A - 太陽電池セル

Info

Publication number: JP2005294679A
Application number: JP2004109798A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Kano; 康行鹿野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】従来の有鉛ハンダを使用している太陽電池では、有鉛ハンダを無鉛ハンダへ変更した場合、裏面集電電極とインターコネクタの接着後や、裏面集電電極とインターコネクタとのハンダ溶着部分からセルの割れやインターコネクタのハガレが発生し、太陽電池セルの性能および品質に悪影響を与えるという課題があった。
【解決手段】無鉛ハンダ処理をした際にハンダの付着量を確保する構成によりセルの割れやインターコネクタのハガレが発生しない太陽電池セルを提供するものである。
【選択図】図５

Description

本発明は、無鉛ハンダにて裏面電極を被覆された太陽電池セルとインターコネクタとのハンダ溶着方法に関するものである。

従来のハンダ処理については、たとえば、特許文献１で開示している太陽電池及びその製造方法において、コレクター電極にハンダたまり部を形成することにより、ハンダの付着量を増加させるインターコネクタの接着強度手段等が知られていた。昨今ハンダは接合材料として使われているが、ハンダに含まれる鉛が生態系や人体に悪影響を及ぼすことが近年指摘されてきたため、電子部品や半導体部品などは、ハンダの無鉛化が進められており、太陽電池においても同様である。

そこで従来の太陽電池のハンダ処理について図６に基づいて説明をする。図６は従来型太陽電池セルにインターコネクタをハンダ溶着した状態を示す裏面側の平面図である。図６に示すように、従来型裏面集電電極１０２の線幅は、線幅が狭い部分を有した構成であったが、このハンダ被覆処理は有鉛ハンダでおこなっていたため、インターコネクタ１４の取付による割れ・ハガレといった問題は発生しなかったが、無鉛ハンダを使用した場合には、従来型裏面集電電極１０２の形状の線幅が細い部分では、インターコネクタ１４を接着した場合に端部の強度が弱くハガレが発生するケースもある。
特開２０００−１８８４０９号公報

従来の有鉛ハンダを使用している太陽電池では、太陽電池セルにおける集電電極とセル同士を連結するインターコネクタとを有鉛ハンダ溶着にて接着させている。そして、有鉛ハンダを無鉛ハンダへ変更した場合、裏面集電電極とインターコネクタの接着後や、裏面集電電極とインターコネクタとのハンダ溶着部分からセルの割れやインターコネクタのハガレが発生し、太陽電池セルの性能および品質に悪影響を与えるという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するものであり、無鉛ハンダ処理のた際にハンダの付着量を確保する構成によりセルの割れやインターコネクタのハガレが発生しない太陽電池セルを提供することを目的としている。

請求項１記載の本発明は、結晶シリコン基板の受光面側に順次、拡散層、反射防止膜が積層され、同結晶シリコン基板の裏面側に、順次当該結晶シリコン基板と同伝導型の裏面電界層、裏面電極が積層され、かつ、前記受光面側に、光起電力を収集するためのバスバー電極とその各バスバー電極に対し直角に一定間隔で配列された複数本の細いグリッド電極で形成される表面集電電極と、前記裏面側に表面集電電極に対し、反対極性で形成される裏面集電電極とからなる太陽電池セルにおいて、裏面集電電極のハンダ被覆処理が無鉛ハンダにて構成され、前記裏面集電電極の線幅が、溶接するインターコネクタの幅よりも広く、かつ均一な線幅であることを特徴とする。

請求項２記載の本発明は、請求項１記載の太陽電池セルにおいて、裏面集電電極へ溶接するインターコネクタ端部の位置が、インターコネクタ長手方向の裏面集電電極端部から５．０ｍｍ以上の間隔を設けていることを特徴とする。

請求項３記載の本発明は、請求項１記載の太陽電池セルにおいて、裏面集電電極の外部接続への出口部分近傍の線幅が広く形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の本発明は、請求項１記載の太陽電池セルにおいて、裏面集電電極へ溶接するインターコネクタ端部の位置が、インターコネクタ長手方向の裏面集電電極端部から５．０ｍｍ以上の間隔を設け、かつ前記裏面集電電極の外部接続への出口部分近傍の線幅が広く形成されていることを特徴とする。

請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４いずれかに記載の太陽電池セルにおいて、裏面集電電極へ溶接するインターコネクタの厚み（銅厚）が１００μm以下であることを特徴とする。

以上の説明から本発明によれば、裏面集電電極を無鉛ハンダにて被覆処理した太陽電池セルへのインターコネクタ溶着後や、インターコネクタを溶着させた太陽電池セルに発生する割れやハガレを防止することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態は、太陽電池セルにおいて裏面集電電極のハンダ被覆処理が無鉛ハンダにて構成され、前記裏面集電電極の線幅が、溶接するインターコネクタの幅よりも広く、かつ均一な線幅である構成としたものである。この構成により、接着面積が拡大し、裏面集電電極とインターコネクタのハンダ接着部分のハンダ付着量を増加して、接着強度を向上させたものである。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態における太陽電池セルにおいて、裏面集電電極へ溶接するインターコネクタ端部の位置が、インターコネクタ長手方向の裏面集電電極端部から５．０ｍｍ以上の間隔を設けて溶接する構成としたものである。これにより、インターコネクタの線端部でのハンダの強度不足等の問題を避けている。

本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態における太陽電池セルにおいて、裏面集電電極の外部接続への出口部分近傍の線幅が広い構成としたものである。この構成により、最も強度のかかる裏面集電電極の出口部分近傍のハンダ付着量を増加して、接着強度を向上させたものである。

本発明の第４の実施の形態は、第１の実施形態である太陽電池セルにおいて、裏面集電電極へ溶接するインターコネクタ端部の位置が、インターコネクタ長手方向の裏面集電電極端部から５．０ｍｍ以上の間隔を設け、かつ前記裏面集電電極の外部接続への出口部分近傍の線幅が広い構成としたものである。これにより、インターコネクタの線端部でのハンダの強度不足等の問題を解決し、かつ裏面集電電極の出口部分近傍のハンダ付着量を増加して接着強度を向上させたものである。

本発明の第５の実施の形態は、第１から第４の実施の形態における太陽電池セルにおいて、表面集電電極と裏面集電電極へ溶接するインターコネクタの厚み（銅厚）が１００μm以下の構成とし、温度負荷によるインターコネクタ内部の銅板の伸縮を緩和させるようにしたものである。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

（実施例１）
本発明の実施例１について、図１から図２に基づいて説明をおこなう。図１は本発明の実施例１にて太陽電池セルにインターコネクタをハンダ溶着した裏面側の状態を示す平面図、図２は図1の太陽電池セル１１のＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、太陽電池セル１１の裏面には裏面電極１３と裏面集電電極１２が２本それぞれ印刷され、その裏面集電電極１２の表面はハンダ被覆されている。そして、裏面集電電極１２の線幅は、太陽電池セル同士を接続するインターコネクタ１４の線幅の左右に一定の幅を設けた構成としている。

また、図２は図１の太陽電池セル１１のＡ−Ａ断面図である。結晶シリコン基板２１の受光面側に順次、拡散層２２、反射防止膜２３が積層され、同結晶シリコン基板の裏面側に、順次当該結晶シリコン基板２１と同伝導型の裏面電界層２４、裏面電極１３が積層され、かつ、前記受光面側に、光起電力を収集するため表面集電電極２５と、前記裏面側に、表面集電電極２５に対し反対極性で形成される裏面集電電極１２とからなり、その裏面集電電極１２の線幅は、前記インターコネクタ１４の線幅の左右に一定の幅を設けている。そして、裏面集電電極１２のハンダ被覆処理２８上にハンダ溶着にてインターコネクタ１４が取付けられた構成となっている。

このインターコネクタ１４の取り付けは、太陽電池セル１１を加熱し、そのハンダを溶かし、溶けたハンダの上に、インターコネクタ１４を置いて加圧することで接着される際、インターコネクタ１４の線幅の左右にもハンダを付着させている。

そのため、セルの割れやインターコネクタのハガレの原因の一つと考えられる温度負荷によるインターコネクタの伸縮が発生しても、インターコネクタ１４を接着した時に長手方向の両端面のハンダ付着量が増加しているため、接着強度が向上し、割れやハガレを抑制できる。

つまり、従来の有鉛ハンダと無鉛ハンダを比べると、有鉛ハンダのほうが柔らかい性質を持っているため、ハンダ接着面積が少なくても十分な接着力を確保できていた。しかし、ハンダが無鉛ハンダの場合には、有鉛ハンダに比べて、硬くもろい性質を持っているため、インターコネクタ１４の伸縮による応力が吸収できず、結晶シリコン基板２１へダメージを与えるためセル割れやハガレ発生に対してハンダ付着量を確保する構成としたものである。

（実施例２）
実施例２は、実施例１と裏面集電電極１２にインターコネクタ１４を取り付ける位置が相違し、実施例１で説明したものと同じ記号等は省略するものとする。

図３は本発明の実施例２にて太陽電池セルにインターコネクタ１４をハンダ溶着した状態を示す裏面側の平面図である。図３に示すように、インターコネクタ１４を裏面集電電極１２に取り付ける位置を、裏面集電電極１２の端部から５．０ｍｍ以上Ｌ１の間隔を設けて接着している。

これにより、裏面集電電極１２の端部からのセルの割れやインターコネクタのハガレの原因の一つと考えられる温度負荷によるインターコネクタの伸縮が発生した場合でも、インターコネクタ１４の端部と裏面集電電極１２の端部が離れた位置にあるため、応力が分散され、かつハンダ付着量の増加により、接着強度も向上するため、割れやハガレを抑制することができる。

（実施例３）
実施例３は、実施例１と裏面集電電極１２に対して出口部分が拡大した出口拡大部４２の構成が相違したものであり、実施例１で説明したものと同じ記号等は省略する。

図４は本発明の実施例３にて太陽電池セルにインターコネクタをハンダ溶着した状態を示す裏面側の平面図である。図４に示す裏面集電電極１２の出口拡大部４２は、インターコネクタ１４を外部接続に取り出す出口側で、裏面集電電極１２の一部の線幅が出口近傍で左右に拡張された構成となっている。

これにより、インターコネクタ１４の裏面集電電極１２の出口拡大部４２では、セルの割れやインターコネクタのハガレの原因と考えられる温度負荷によるインターコネクタの伸縮が発生した場合でも、拡大した部分へのハンダ付着量が増加して接着強度が向上するため、割れやハガレを抑制できる。

（実施例４）
実施例４は、実施例１と裏面集電電極１２にインターコネクタ１４を取り付ける位置および裏面集電電極１２に対して出口部分が拡大した出口拡大部４２の構成が相違したものであり、実施例１で説明したものと同じ記号等は省略する。

図５は本発明の実施例４にて太陽電池セルにインターコネクタをハンダ溶着した状態を示す裏面側の平面図である。

図５は、本発明において解決しようとする課題に対し、最も有効な実施例を示した太陽電池セル裏面側の平面図である。図５に示すようにインターコネクタ１４の取付位置が、裏面集電電極１２の端部から５．０ｍｍ以上Ｌ１の間隔を設けて接着を行い、併せてインターコネクタ１４が外部接続する側の裏面集電電極１２の一部の線幅が大きく拡大された形状となっている。これにより、裏面集電電極１２の両側の端部において、割れやハガレを抑制できる構成としたものである。

本発明は、プリント基板のハンダ処理にも展開できるものである。

本発明の実施例１にて太陽電池セルにインターコネクタをハンダ溶着した状態を示す裏面側の平面図同図１の太陽電池セル１１のＡ−Ａ断面図本発明の実施例２にて太陽電池セルにインターコネクタをハンダ溶着した状態を示す裏面側の平面図本発明の実施例３にて太陽電池セルにインターコネクタをハンダ溶着した状態を示す裏面側の平面図本発明の実施例４にて太陽電池セルにインターコネクタをハンダ溶着した状態を示す裏面側の平面図従来の太陽電池セルにインターコネクタをハンダ溶着した状態を示す裏面側の平面図

符号の説明

１１太陽電池セル
１２裏面集電電極
１３裏面電極
１４インターコネクタ
２１結晶シリコン基板
２２拡散層
２３反射防止膜
２４裏面電界層
２５表面集電電極
２８ハンダ被覆処理
Ｌ１５．０ｍｍ以上
４１裏面電極出口拡大部仕様太陽電池セル
４２出口拡大部
１０１従来型太陽電池セル
１０２従来型裏面集電電極
１０３従来型裏面電極

Claims

結晶シリコン基板の受光面側に順次、拡散層、反射防止膜が積層され、同結晶シリコン基板の裏面側に、順次当該結晶シリコン基板と同伝導型の裏面電界層、裏面電極が積層され、かつ、前記受光面側に、光起電力を収集するためのバスバー電極とその各バスバー電極に対し直角に一定間隔で配列された複数本の細いグリッド電極で形成される表面集電電極と、前記裏面側に表面集電電極に対し、反対極性で形成される裏面集電電極とからなる太陽電池セルにおいて、裏面集電電極のハンダ被覆処理が無鉛ハンダにて構成され、前記裏面集電電極の線幅が、溶接するインターコネクタの幅よりも広く、かつ均一な線幅であることを特徴とする太陽電池セル。
裏面集電電極へ溶接するインターコネクタ端部の位置が、インターコネクタ長手方向の前記裏面集電電極端部から５．０ｍｍ以上の間隔を設けていることを特徴とする請求項１記載
の太陽電池セル。
裏面集電電極の外部接続への出口部分近傍の線幅が広く形成されていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池セル。
裏面集電電極へ溶接するインターコネクタ端部の位置が、インターコネクタ長手方向の前記裏面集電電極端部から５．０ｍｍ以上の間隔を設け、かつ前記裏面集電電極の外部接続への出口部分近傍の線幅が広く形成されていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池セル。
裏面集電電極へ溶接するインターコネクタの厚みが１００μm以下であることを特徴とする請求項１から請求項４いずれかに記載の太陽電池セル。