JP2005317671A - 太陽電池セル及び太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 リード線接合後の太陽電池セルの反りを低減するため、伸長性を十分に確保することができるリード線を備えた太陽電池セル及び太陽電池を提供する。
【解決手段】 太陽電池セルは、セル受光面グリッド電極２をほぼ並行に配設し、この電極２にほぼ直交して配設されたリード接合電極３，４とこのリード接合電極３，４に接合するリード線５，６を有するセル受光面と、このセル受光面の裏面側に位置し、複数の開口部９，１２を有する帯状導体８，１１をこの開口部９，１２の区画ごとにリード接合電極７，１０を介して取り付けたセル裏面とからなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電極に接合して電気出力を取り出すリード線を備え、このリード線を接合した後の反りを低減することができる太陽電池セルと、この太陽電池セルを接合した太陽電池に関する。

太陽電池セルの反りを低減する従来の太陽電池においては、例えば、伸縮可能な縒り線で形成されたリード線が用いられている。そして、太陽電池セルに形成されている電極に、リード線をはんだ付等によって接合する際の熱応力を縒り線の伸縮性で緩和し、リード線接合後の反りを低減する（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２５１６１３号公報（第２頁、図１〜３）

従来の太陽電池では、リード線接合後の反りを低減させるためには、接合直後の高温状態から常温に冷却されるまでのリード線の収縮を緩和する必要があり、そのためにリード線は伸びなければならないが、縒り線の伸長効果は、細線の縒りの裕度に頼るものであり、伸長性には限界がある。また、太陽電池モジュールの製造原価を下げるため、今後、太陽電池セルの厚みが暫時薄くなるが、縒り線の伸長性では、リード線接合後の反りの低減に対し不十分である。さらに、リード線接合後の反りを低減するだけでなく、能動的に調整したい場合、縒り線では設計、製造的に検討できる仕様が限られており、反りを調整するには困難である。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、リード線接合後の太陽電池セルの反りを低減するため、伸長性を十分に確保することができるリード線を備えた太陽電池セル及び太陽電池を提供することを目的とするものである。
また、リード線接合後の太陽電池セルの反りを調整可能とするために、設計、製造仕様に自由度のあるリード線を備えた太陽電池セル及び太陽電池を提供することを目的とするものである。

本発明に係る太陽電池セルは、セル受光面グリッド電極をほぼ並行に配設し、この電極にほぼ直交して配設されたリード接合電極とこのリード接合電極に接合するリード線を有するセル受光面と、このセル受光面の裏面側に位置し、複数の開口部若しくはスリット部を有する帯状導体をこの開口部若しくはスリット部の区画ごとにリード接合電極を介して取り付けたセル裏面とからなるものである。

本発明に係る太陽電池セルは、リード線を複数の開口部若しくはスリット部を有する帯状導体により構成し、この帯状導体をリード接合電極に接合し、この接合部以外は非接合状態としたので、太陽電池セルにリード線を接合した後の太陽電池セルの反りを低減し、また調整することができる。このため、リード線を接合した後の反りに起因する、太陽電池モジュール製造工程内でのセル割れ、電極剥がれなどの不良を改善することができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る太陽電池セルの受光面側の平面図、図２は図１の裏面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図１において、太陽電池セル１の受光面側には、受光面積を極力確保しながらセル全面より集電する複数の細いセル受光面グリッド電極２が、太陽電池セル１のほぼ全幅に渡ってほぼ平行に配設され、このセル受光面グリッド電極２にほぼ直交して、第１、第２のセル受光面リード接合電極３，４が太陽電池セル１のほぼ全長に渡って設けられている。そして、この第１、第２のセル受光面リード接合電極３，４の上面のほぼ全長に渡って、第１、第２のセル受光面用リード線５，６が接合されている。この第１、第２のセル受光面用リード線５，６は、太陽電池セル１どうしを直列に接続するために、セル面よりも外側に突出する接合部５ａ，６ａを有している。なお、第１、第２のセル受光面用リード線５，６は、太陽電池用リード線として一般的に使用される平角銅線である（以下の実施の形態においても同様）。

図２において、太陽電池セル１の裏面側には、ドット状の第１のセル裏面リード接合電極７（７ａ〜７ｅ）、及びドット状の第２のセル裏面リード接合電極１０（１０ａ〜１０ｅ）が、それぞれ第１、第２のセル受光面用リード線５，６の裏面付近に、一定の間隔を置いて複数個設けてある。
なお、第１、第２のセル裏面リード接合電極７，１０は、第１、第２のセル受光面リード接合電極３，４の場合と同様に、太陽電池セル１の裏面位置にほぼ全長に渡って連続して設けるようにしてもよい。

第１のセル裏面リード接合電極７（７ａ〜７ｅ）には櫛形形状をなす第１のセル裏面用リード線８が接続され、第２のセル裏面リード接合電極１０（１０ａ〜１０ｅ）には同様に櫛形形状をなす第２のセル裏面用リード線１１が接続されている。第１のセル裏面用リード線８は、第１のセル裏面リード接合電極７（７ａ〜７ｅ）の配列方向にほぼ直交してほぼ平行に設けられた複数の帯状導体によって形成された平行部８ａ〜８ｅと、第１のセル裏面リード接合電極７の配列方向とほぼ平行して設けられ平行部８ａ〜８ｅの同一側端部を接合してなる１本の帯状導体によって形成された直交部８ｆとからなる。
また、第２のセル裏面用リード線１１は、第２のセル裏面リード接合電極１０（１０ａ〜１０ｅ）の配列方向にほぼ直交してほぼ平行に設けられた複数の帯状導体によって形成された平行部１１ａ〜１１ｅと、第２のセル裏面リード接合電極１０の配列方向とほぼ平行して設けられ平行部１１ａ〜１１ｅの同一側端部を接合してなる１本の帯状導体によって形成された直交部１１ｆとからなる。

そして、第１のセル裏面用リード線８の平行部８ａ〜８ｅのそれぞれの端部近傍がセル裏面リード接合電極７ａ〜７ｅのそれぞれに接続し、接合部以外は太陽電池セル１の平面に対して一定の距離だけ隔てられており、接合状態にはない。また、第２のセル裏面用リード線１１の平行部１１ａ〜１１ｅのそれぞれの端部近傍がセル裏面リード接合電極１０ａ〜１０ｅのそれぞれに接続し、接合部以外は太陽電池セル１の平面に対して一定の距離だけ隔てられており、接合状態にはない。そして、それぞれの第１、第２のセル裏面用リード線８，１１によって形成されたコ字状の開口部９ａ〜９ｄ及び１２ａ〜１２ｄがそれぞれの開口部を対向させるように配置され、それぞれが太陽電池セル１の中央部側に向くことによって鏡像関係の配置をなす。
なお、上記の場合においては、第１、第２のセル裏面用リード線８、１１のコ字状の開口部は対向して取り付けた場合を示したが、これに限定するものではなく、この開口部がどちら側に向いて配向されたものであってもよい。

上記のように構成した実施の形態１の作用を説明する。太陽電池セル１の第１、第２のセル受光面リード接合電極３，４に、第１、第２のセル受光面用リード線５，６のそれぞれを、また第１、第２のセル裏面リード接合電極７，１０に、第１、第２のセル裏面用リード線８，１１のそれぞれを順次、あるいは同時に溶着する。この際、第１、第２のセル受光面リード線５，６、及び第１、第２のセル裏面リード線８，１１は溶着時に高温状態になり、この状態から常温に冷却されるまでに、第１、第２のセル受光面用リード線５，６、及び第１、第２のセル裏面用リード線８，１１が収縮する。第１、第２のセル裏面用リード線８，１１の収縮に対しては、それぞれのコ字状の開口部９ａ〜９ｄ、１２ａ〜１２ｄが開き、収縮を吸収する。
太陽電池セル１の裏面には、一般的に薄いＡＬ層がほぼ全面に構成されており（図示せず）、そのＡＬ層の焼成時の残留応力により、太陽電池セル１は裏面側へ初期反りを有していることが多い。そのため、通常、第１、第２のセル裏面用リード線８，１１の収縮は、太陽電池セル１の反りをより助長させる。

本実施の形態１によれば、第１、第２のセル受光面用リード線５，６、及び第１、第２のセル裏面用リード線８，１１は接合時に高温状態になり、常温に冷却されるまでに第１、第２のセル受光面用リード線５，６、及び第１、第２のセル裏面用リード線８，１１が収縮し、第１、第２のセル裏面用リード線８，１１それぞれのコの字状の開口部９ａ〜９ｄ，１２ａ〜１２ｄが開くので、太陽電池セル１に対する第１、第２のセル裏面用リード線８，１１の収縮応力が緩和され、結果的に、第１、第２のセル受光面用リード線５，６と第１、第２のセル裏面用リード線８，１１を接合した後の太陽電池セル１の反りが低減される。

また、第１のセル裏面用リード線８（第２のセル裏面用リード線１１）の平行部８ａ〜８ｅ（平行部１１ａ〜１１ｅ）どうしの間隔を全て等しくし、かつこの間隔とそれぞれの平行部８ａ〜８ｅ（平行部１１ａ〜１１ｅ）の幅を等しくした場合は、２個の同形状の第１のセル裏面用リード線８（第２のセル裏面用リード線１１）の平行部８ａ〜８ｅ（１１ａ〜１１ｅ）とコ字状の開口部９ａ〜９ｄ（開口部１２ａ〜１２ｄ）とが互い違いに接する状態で、第１のセル裏面用リード線８（第２のセル裏面用リード線１１）を、２個ずつ、プレス成形によって、容易にかつ材料歩留り良く得ることが可能となる。

［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２に係る太陽電池セルの裏面図である。図４において、太陽電池セル１の裏面側には、ドット状の第１のセル裏面リード接合電極７（７ａ〜７ｅ）、及びドット状の第２のセル裏面リード接合電極１０（１０ａ〜１０ｅ）が、それぞれ第１、第２のセル受光面用リード線５，６の裏面付近に、一定の間隔を置いて複数個設けてある。

第１のセル裏面リード接合電極７（７ａ〜７ｅ）には、コ字状部２１ａ，２１ｃと逆コ字状部２１ｂ，２１ｄが交互に連なる第１のセル裏面用リード線２０が接続され、第２のセル裏面リード接合電極１０（１０ａ〜１０ｅ）には、逆コ字状部２３ａ，２３ｃとコ字状部２３ｂ，２３ｄが交互に連なった第２のセル裏面用リード線２２が接続されている。 第１のセル裏面用リード線２０は、第１のセル裏面リード接合電極７（７ａ〜７ｅ）の配列方向にほぼ直交してほぼ平行に設けられた複数の平行部２０ａ〜２０ｅと、該平行部２０ａ〜２０ｅの隣接する同側端部を該平行部２０ａ〜２０ｅにほぼ直交して交互に対向して配置した複数の直交部２０ｆ〜２０ｉとによって形成され、帯状導体が構成される。この場合、直交部２０ｇ，２０ｉは内側に位置し、２０ｆ，２０ｈは外側に位置する。なお、平行部２０ａ〜２０ｅのうち、その前端、後端に位置する平行部２０ａ，２０ｅは、その間に位置する平行部２０ｂ〜２０ｄの長さのほぼ半分としてある。

第２のセル裏面用リード線２２は、第２のセル裏面リード接合電極１０（１０ａ〜１０ｅ）の配列方向にほぼ直交してほぼ平行に設けられた複数の平行部２２ａ〜２２ｅと、該平行部２２ａ〜２２ｅの隣接する同側端部を該平行部２２ａ〜２２ｅにほぼ直交して交互に対向して配置した複数の直交部２２ｆ〜２２ｉとによって形成され、帯状導体が構成される。この場合、直交部２２ｇ，２２ｉは内側に位置し、２２ｆ，２２ｈは外側に位置する。なお、平行部２２ａ〜２２ｅのうち、その前端、後端に位置する平行部２２ａ，２２ｅは、その間に位置する平行部２２ｂ〜２２ｄの長さのほぼ半分としてある。

そして、第１のセル裏面用リード線２０の前端後端に位置する平行部２０ａ、２０ｅのそれぞれの端部近傍が第１のセル裏面リード接合電極７ａ、７ｅのそれぞれに接続し、平行部２０ａ、２０ｅの間に位置する平行部２０ｂ〜２０ｄのそれぞれの中央部近傍が第１のセル裏面リード接合電極７ｂ〜７ｄのそれぞれに接続し、接合部以外は太陽電池セル１の平面に対して一定の距離だけ隔てられており、接合状態にはない。また、第２のセル裏面用リード線２２の前端後端に位置する平行部２２ａ、２２ｅのそれぞれの端部近傍が第２のセル裏面リード接合電極１０ａ、１０ｅのそれぞれに接続し、平行部２２ａ、２２ｅの間に位置する平行部２２ｂ〜２２ｄのそれぞれの中央部近傍が第２のセル裏面リード接合電極１０ｂ〜１０ｄのそれぞれに接続し、接合部以外は太陽電池セル１の平面に対して一定の距離だけ隔てられており、接合状態にはない。

そして、それぞれの第１、第２のセル裏面用リード線２０、２２によってそれぞれ形成されたコ字状の開口部２１ａ，２１ｃと逆コ字状の開口部２３ａ，２３ｃがそれぞれの開口部を対向させて中央部側に向き、逆コ字状の開口部２１ｂ，２１ｄ及びコ字状の開口部２３ｂ，２３ｄがそれぞれの開口部の背を向けるように外側に向くことによって、鏡像関係の配置をなす。
その他の構成、作用は、実施の形態１に示した場合と実質的に同様なので、説明を省略する。

本実施の形態２によれば、コ字状、逆コ字状の開口部が交互に配置されているので、開口部が均等に開くことが可能となり、太陽電池セル１に対する第１、第２のセル裏面用リード線８、１１の収縮応力がより緩和されて、第１、第２のセル受光面用リード線５，６と第１、第２のセル裏面用リード線８，１１を接合した後の太陽電池セル１の反りがさらに低減する。

［実施の形態３］
図５は本発明の実施の形態３に係る太陽電池セルの裏面図である。本実施の形態３では、実施の形態１の第１、第２のセル裏面用リード線８、１１のコ字状の開口部９ａ〜９ｄ、１２ａ〜１２ｄを、スリット状にしたものである。図５おいて、第１のセル裏面用リード線３０をほぼ長方形状をなす幅広の帯状導体で構成し、一方の長辺にほぼ直交させて一定間隔でスリット３１ａ〜３１ｄを設け、スリット３１ａ〜３１ｄによって区画される区画面３０ａ〜３０ｅのそれぞれのスリット３１ａ〜３１ｄ側の長辺近傍を接合電極７ａ〜７ｅに接合させたもので、スリット３１ａ〜３１ｄが太陽電池セル１の中央部側に向くようにしてある。

また、第２のセル裏面用リード線３２をほぼ長方形状をなす幅広の帯状導体で構成し、一方の長辺にほぼ直交させて一定間隔でスリット３３ａ〜３３ｄを設け、スリット３３ａ〜３３ｄによって区画される区画面３２ａ〜３２ｅのそれぞれのスリット３３ａ〜３３ｄ側の長辺近傍を接合電極１０ａ〜１０ｅに接合させたもので、スリット３３ａ〜３３ｄが太陽電池セル１の中央部側に向くようにしてある。こうして、第１、第２のセル裏面用リード線３０，３２は、相互に鏡像関係の配置をなす。
上記のように構成した実施の形態３の他の構成、作用は、実施の形態１で示した場合と実質的に同様なので、説明は省略する。

本実施の形態３によれば、第１、第２のセル裏面用リード線３０，３２は、その帯状導体の長辺の一方の側から、レーザーや回転刃などによって切断することによって容易に製作することができる。また、形状による伸長性を獲得しつつ、導通経路における導体の幅、すなわち断面積を極力確保することが可能であり、太陽電池セル１の発電効率を向上することができる。

［実施の形態４］
本実施の形態４では、実施の形態２の第１、第２のセル裏面用リード線２０，２２に交互に形成されたコ字状及び逆コ字状の開口部２１ａ〜２１ｄ、２３ａ〜２３ｄを、スリット状に構成したものである（図示せず）。
すなわち、帯状導体を構成する第１、第２のセル裏面用リード線の長手方向の両側面側にこの側面にほぼ直交するスリットを交互に対抗させて一定の間隔で設け、この第１、第２のセル裏面用リード線をスリットにより形成される区画ごとに、第１、第２のセル裏面リード接合電極を介してセル裏面に取り付けたものである。
その他の構成、作用は、実施の形態２で示した場合と実質的に同様なので、説明を省略する。
本実施の形態４にかかる第１、第２のセル裏面用リード線において、スリットを左右交互に形成したので、より伸長性を確保することができる。

ところで、上記の各実施の形態１〜３におけるセル裏面用リード線８，１１、２０，２２、３０，３２について、幅の広い１種類の帯状導体からプレス成形、及びレーザーや回転刃などによる切断などで製作する場合は、導体の厚み、及び成形、切断する外形寸法などを選定することにより、セル裏面用リード線全体の剛性を調整することが可能となる。
また、１種類以上の帯状導体を、はんだ付や溶接などで接合して製作する場合は、各帯状導体の外形寸法、断面寸法、及び材料特性などを選定することにより、セル裏面用リード線全体の剛性を調整することが可能となる。
帯状導体としては、はんだめっき銅箔、Ｓｎめっき銅箔、Ｎｉめっき銅箔、導電性フィルムなどを選定することができる。

太陽電池セル１のセル受光面リード接合電極３，４、及びセル裏面リード接合電極７，１０の両方に、太陽電池用リード線として一般的に使用される平角銅線を接合した場合の、従来の太陽電池セルと、実施の形態１に係る太陽電池セル１のそれぞれの反りを比較した。反りの測定においては、太陽電池セルの四隅の反りを測定した。その結果は、表１に示す通りであった。

比較例として、セル受光面用のリード線及びセル裏面用のリード線としてともに平角銅線を用いた。このとき、セル４隅の反りは、最大値が１．８７ｍｍ、平均値が１．６２ｍｍであった。一方、実施例として、実施の形態１に示すセル受光面用のリード線５，６として平角銅線を用い、セル裏面用のリード線８，１１として銅箔によるリード線を用いた。このとき、太陽電池セル１の４隅の反りは、最大値が１．２１ｍｍ、平均値が１．１２ｍｍであった。
表１の結果により、本発明に係る太陽電池セル１は、比較例に比べて太陽電池セル１の反りが明らかに低減していることが分かった。

本発明の実施の形態１に係る太陽電池セルの受光面側の平面図である。 図１の裏面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態２に係る太陽電池セルの裏面図ある。 本発明の実施の形態３に係る太陽電池セルの裏面図ある。

符号の説明

１ 太陽電池セル、２ セル受光面グリッド電極、３，４ 第１、第２のセル受光面リード接合電極、５，６ 第１、第２のセル受光面用リード線、７，１０ 第１、第２のセル裏面リード接合電極、８，１１、２０，２２、３０，３２ 第１、第２のセル裏面用リード線。

Claims (6)

1. セル受光面グリッド電極をほぼ並行に配設し、該電極にほぼ直交して配設されたリード接合電極と該リード接合電極に接合するリード線を有するセル受光面と、該セル受光面の裏面側に位置し、複数の開口部若しくはスリット部を有する帯状導体を該開口部若しくはスリット部の区画ごとにリード接合電極を介して取り付けたセル裏面とからなることを特徴とする太陽電池セル。
2. ほぼ平行に配置した複数の平行部と、該平行部の同一側端部側に位置して前記各平行部にほぼ直交して配置した直交部とによって、ほぼコ字状の開口部を複数有する帯状導体を形成し、該帯状導体のそれぞれの平行部であって前記直交部と反対側に位置する端部近傍を、リード接合電極を介してセル裏面に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池セル。
3. ほぼ平行に配置した複数の平行部と、該平行部の隣接する同側端部を該平行部にほぼ直交して交互に対向させて配置した複数の直交部とによって、交互に反対方向に配向するほぼコ字状の開口部を複数有する帯状導体を形成し、該帯状導体のそれぞれの平行部の中央部近傍を、リード接合電極を介してセル裏面に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池セル。
4. 帯状導体の長手方向の一側面側に該側面にほぼ直交するスリットを一定の間隔で設け、該帯状導体をスリットにより形成される区画ごとにリード接合電極を介してセル裏面に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池セル。
5. 帯状導体の長手方向の両側面側に該側面にほぼ直交するスリットを交互に一定の間隔で設け、該帯状導体をスリットにより形成される区画ごとにリード接合電極を介してセル裏面に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池セル。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載された太陽電池セルを複数個配設し、隣接する太陽電池セルの受光面側と裏面側に位置する各リード線をそれぞれ接続してなることを特徴とする太陽電池。

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