JP2005353767A - 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
無効発電領域の増大を抑制し、出力低下を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】
基板１と、基板１上に設けられ、互いに並列に接続された複数のサブモジュール１１とを具備する太陽電池モジュールを用いる。サブモジュール１１は、基板１上に互いに直列に接続された複数の発電セル１１を備える。の発電セル５、１０は、表面電極層２、１２と、光により発電する発電層３、１３と、裏面電極層４、１４とを含んでいる。複数のサブモジュール１１のうち、少なくとも一つとしてのサブモジュール対１１ａ／１１ｂは、当該サブモジュール対１１ａ／１１ｂの接続部分で裏面電極層１４ａ／１４ｂ、２４ａ／２４ｂ同士を一体的に形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に、モジュールに関する構造を改善した太陽電池の効率を向上することが可能な太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。

光により電力を発生する薄膜太陽電池が知られている。薄膜太陽電池は、光により発電する半導体膜を二つの電極で挟んだ構造を有している。二つの電極のうち、光の入射する側に透明導電膜の表面電極が、反対の側に金属膜の裏面電極がそれぞれ用いられている。大面積の太陽電池モジュールは、互いに直列に接続された複数の発電セルを備える。複数の発電セルは、一枚の基板に設けられた表面電極、半導体膜及び裏面電極の各々に対して、レーザスクライブを用いたパターンニングを行うことにより得られる。このパターンを自在に変更することにより、太陽電池モジュールの出力電圧や出力電流のような電池特性を所望の特性に変更することができる。

このパターン化では、高電圧化が容易である。その反面、蓄電池システムのような独立型のシステムに要求される低電圧（システム電圧１２〜４８Ｖ）化を行うためには、以下のような点に問題がある。すなわち、直列方向のセルピッチを増加させる場合、比較的高抵抗である透明電極での電流損失が大きくなり、取り出せる最大出力が低下する。セルピッチを増加させない場合、大面積サブモジュールを複数のサブモジュールに分割し、それらに複数の並列結線を施す必要がある。それにより、無効発電領域の増大、及び、施工工数の増大となる。

出力低下を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる技術が望まれる。太陽電池モジュールの低電圧化を行う際、施工工数の増加が少ない技術が求められる。太陽電池モジュールの低電圧化を行う際、無効発電領域の増大が少ない技術が望まれる。

関連する技術として特開２０００−４９３６９号公報に薄膜太陽電池モジュールの技術が開示されている。この薄膜太陽電池モジュールは、サブモジュールを複数含む薄膜太陽電池モジュールである。図１は、この従来技術の太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。前記サブモジュールの各々は、絶縁基板（１０１）上に順次積層された第１型電極層（１０２）、半導体光電変換層（１０３）および第２型電極層（１０４）を含む。そして、前記第１型電極層（１０２）と前記第２型電極層（１０４）を互いに平行な複数の第１型電極分割溝（１０２ａ）および第２型電極分割溝（１０４ａ）で複数の第１型電極（１０２ｂ）および第２型電極（１０４ｂ）にそれぞれ分割することによって形成された互いに平行な細長い光電変換セル（１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ）を所定の数含む。前記サブモジュールの各々内において、互いに隣接する任意の２つの前記セル（１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ）間で前記第１型電極（１０２ｂ）と前記第２型電極（１０４ｂ）とを前記光電変換層（１０４）を貫通する接続用開口を介して電気的に接続することによって前記所定数の前記セル（１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ）が直列接続されている。互いに隣接する任意の２つの前記サブモジュール間にはそれらのサブモジュールからの電流を収集するために共通のバスバー（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ）が設けられている。前記バスバー（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ）の一方側の前記サブモジュール内においては任意の１つの前記セル（１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ）の前記第１型電極（１０２ｂ）はそのセル（１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ）に対して第１の方向に隣接する前記セル（１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ）の前記第２型電極（１０４ｂ）に前記接続用開口を介して接続されいる。前記バスバー（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ）の他方側の前記サブモジュール内においては任意の１つの前記セル（１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ）の前記第１型電極（１０２ｂ）はそのセル（１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ）に対して前記第１の方向と逆の第２の方向に隣接する前記セル（１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ）の前記第２型電極（１０４ｂ）に前記接続用開口を介して接続されている。前記複数のサブモジュールが前記バスバー（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ）を介して互いに電気的に並列接続されていてもよい。

この場合、バスバー（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ）の領域には、光変換層（１０４）が無い。すなあわち、全てのモジュールの境界に無効発電領域が存在する。また、埋め込み型のバスバー（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ）を用いている。したがって、埋め込み型のバスバー（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ）用に、他の溝に比較してより幅広なエッチングを行う工程や、他の膜に比較してより厚い膜を製造する工程が必要である。

特開平１１−３１２８１６号公報に集積型薄膜太陽電池モジュールの技術が開示されている。この集積型薄膜太陽電池モジュールは、単一の基板上の区分けされた複数の領域のそれぞれに形成された複数の集積型太陽電池サブモジュールを含む。前記サブモジュールの各々において、前記基板上に順次積層された第１電極層、半導体薄膜光電変換層、及び第２電極層が複数の太陽電池セルを形成するように実質的に直線状で互いに平行な複数の分離溝によって分離されていて、且つそれらの複数のセルは前記分離溝に平行な複数の接続用溝を介して互いに電気的に直列接続されている。

特開２０００−４９３６９号公報 特開平１１−３１２８１６号公報

従って、本発明の目的は、出力低下を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、施工工数の増加や施工工程の複雑化を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、無効発電領域の増大を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。

以下に、［発明の実施の形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

従って、上記課題を解決するために、本発明の太陽電池モジュールは、基板（１）と、基板（１）上に設けられ、互いに並列に接続された複数のサブモジュール（１１）とを具備している。複数のサブモジュール（１１）の各々は、基板（１）上に設けられ、互いに直列に接続された複数の発電セル（５、１０）を備えている。複数の発電セル（５、１０）の各々は、基板（１）上に設けられた表面電極層（２、１２）と、表面電極層（２、１２）上に設けられ、光により発電する発電層（３、１３）と、発電層（３、１３）上に設けられた裏面電極層（４、１４）とを含んでいる。複数のサブモジュール（１１）のうち、互いに隣り合うサブモジュール（１１ａ／１１ｂ）の組み合わせの少なくとも一つとしてのサブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）は、当該サブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）の接続部分で裏面電極層（１４ａ／１４ｂ、２４ａ／２４ｂ）同士が一体的に形成されている。
本発明により、当該サブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）内におけるサブモジュール（１１ａ、１１ｂ）同士の接続部分では、発電セル（５、１０）同士が接続している。それにより、サブモジュール（１１ａ、１１ｂ）間に、分離用の溝や埋め込み型のバスバーを設ける必要がなくなる。したがって、発電に寄与しない無効発電の領域の増大を抑制することができる。そして、出力低下を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる。

上記の太陽電池モジュールにおいて、サブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）は、その接続された裏面電極層（１４ａ／１４ｂ、２４ａ／２４ｂ）の上に設けられ、それぞれのサブモジュール（１１ａ、１１ｂ）に共通のバスバー（１６、１７、２６、２７）を備える。
本発明により、バスバー（１６、１７、２６、２７）を共通化し、且つ、裏面電極層（１４ａ／１４ｂ、２４ａ／２４ｂ）上に設けられているので、無効発電の領域の増大の抑制と同時に、材料費を節約することができる。

上記の太陽電池モジュールにおいて、複数のサブモジュール（１１）の各々は、隣り合う発電セル（５、１０）間に、表面電極層（２、１２）の表面から基板（１）へ延びる第１溝と、発電層（３、１３）の表面から表面電極層（２、１２）へ延びる第２溝と、裏面電極層（４、１４）の表面から表面電極層（２、１２）又は発電層（３、１３）へ延びる第３溝とを備えている。サブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）は、その第１溝、その第２溝及びその第３溝のそれぞれが、サブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）の仮想の境界線（Ｐ１）に対して線対称に設けられている。
本発明では、サブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）の構造を境界線（Ｐ１）に対して線対称にすることは、無効発電の領域の増大の抑制を容易にできる点で好ましい。

上記の太陽電池モジュールにおいて、複数のサブモジュール（１１）は一列に並べられ、複数のサブモジュール（１１）の数が偶数である。その列の端のサブモジュール（１１ａ、１１ｂ）を含むサブモジュール対（１１ｂ／１１ａ）は、接続部分において隣り合う発電セル（５、１０）間に、その境界線に近い側から順番に少なくともその第２溝及びその第３溝が並ぶ。
本発明では、このようにサブモジュールを設けることは、無効発電の領域の数をより少なくできる点で好ましい。

上記の太陽電池モジュールにおいて、複数のサブモジュール（１１）の各々は、互いに隣り合う二つのサブモジュールの表面電極層（１２ａ／１２ｂ、２２ａ／２２ｂ）が連続している。
本発明により、このような構造にすることは、分離溝が減り無効発電の領域を減少させ、施工工数を減少させることができる点で好ましい。

上記の太陽電池モジュールにおいて、バスバー（１６、１７、２６、２７）は、複数のサブバスバー（１６、２６）を含む。
本発明では、一つのサブバスバーが切断しても、他のバスバーで接続を維持できる点で好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、（ａ）〜（ｅ）ステップを具備する。ただし、その太陽電池モジュールは、基板（１）と、基板（１）上に設けられ、互いに並列に接続された複数のサブモジュール（１１）とを具備する。複数のサブモジュール（１１）の各々は、基板（１）上に設けられ、互いに直列に接続された複数の発電セル（５、１０）を備える。複数の発電セル（５、１０）の各々は、基板（１）上に設けられた表面電極層（２）と、表面電極層（２）上に設けられ、光により発電する発電層（３）と、発電層（３）上に設けられた裏面電極層（４）とを含む。（ａ）ステップは、隣り合う発電セル（５、１０）間に対応する第１位置に、基板（１）上に設けられた表面電極層（２）の表面から基板（１）へ延びる第１溝を形成する。（ｂ）ステップは、表面電極層（２）及びその第１溝を覆うように、光により発電する発電層（３）を形成する。（ｃ）ステップは、その隣り合う発電セル（５、１０）間に対応する第２位置に、発電層（３）の表面から表面電極層（２）へ延びる第２溝を形成する。（ｄ）ステップは、発電層（３）及びその第２溝を覆うように、裏面電極層（４）を形成する。（ｅ）ステップは、その隣り合う発電セル（５、１０）間に対応する第３位置に、裏面電極層（４）の表面から裏面電極層（４）へ延びる第３溝を形成する。複数のサブモジュール（１１）のうち、互いに隣り合うサブモジュール（１１ａ／１１ｂ）の組み合わせの少なくとも一つとしてのサブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）は、当該サブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）の接続部分で裏面電極層（１４ａ／１４ｂ、２４ａ／２４ｂ）同士が一体的に形成される。サブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）は、その第１溝、その第２溝及びその第３溝のそれぞれが、サブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）の仮想の境界線に対して線対称に設けられる。
本発明により、分離用の溝や埋め込み型のバスバーを設ける必要がなく、施工工数の増加や施工工程の複雑化を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる。

上記の太陽電池モジュールの製造方法において、（ｆ）サブモジュール対（１１ａ／１１ｂ）におけるその接続された裏面電極層（１４ａ／１４ｂ、２４ａ／２４ｂ）の上に、それぞれのサブモジュールに共通のバスバー（１６、１７、２６、２７）を設けるステップを更に具備する。

本発明により、無効発電領域の増大を抑制し、出力低下を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる。施工工数の増加や施工工程の複雑化を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる。

以下、本発明の太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。図２は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す外観図である。太陽電池モジュール４０ａは、基板上に設けられ、複数のサブモジュール１１（１１ａ、１１ｂ）と、それらを保護するフレーム３０とを具備する。

サブモジュール１１（１１ａ、１１ｂ）は、基板上に設けられ、光により発電する複数の発電セルを備えている。複数の発電セルの各々は、図における符号１０又は２０で示す線に平行に、両端まで延びる細長い矩形形状を有する。複数の発電セルは、図における上下方向に互いに直列に接続されサブモジュール１１ａとサブモジュール１１ｂとを有する。なお、ダッシュのついた符号は、端部の場合を示す。

サブモジュール１１ａは、図における上側（接続部２０、後述）を、直列接続された複数の発電セルにおける正極とする。下側（接続用発電セル１０、後述）を、直列接続された複数の発電セルにおける負極としている。発電セルは、サブモジュール１１ｂは、図における上側（接続用発電セル１０）を、直列接続された複数の発電セルにおける正極とする。下側（接続部２０）を、直列接続された複数の発電セルにおける負極としている。

サブモジュール１１における複数の接続部２０は互いに接続され、太陽電池モジュール４０ａ全体の正極２８として取り出される。複数の接続用発電セル１０は互いに接続され、太陽電池モジュール４０ａ全体の負極２９として取り出される。すなわち、全てのサブモジュール１１は、互いに並列に接続されている。

図３は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す断面図である。図３は、図２のＡＡ’断面（接続用発電セル１０の近傍）を示している。

サブモジュール１１ａは、光により発電する発電セル５及び接続用発電セル１０ａを備える。
発電セル５は、表面電極層２と、発電層３と、裏面電極層４とを含んでいる。表面電極層２は、基板１上に設けられている。隣接する発電セル５（図における右側）の裏面電極層４と接続されている。発電層３は、表面電極層２上に設けられ、光により発電する。裏面電極層４は、発電層３上に設けられ、隣接する発電セル５又は接続用発電セル１０（図における左側）の表面電極層２又は表面電極層１２ａに接続されている。発電セル５のうち、Ｓで例示される領域において発電される。

各層には、以下のように、第１溝６、第２溝７、第３溝８が設けられている。各溝は、発電セル５の直列接続方向に対して垂直な方向に、レーザーによるエッチング（レーザスクライブ）によって形成される。

第１溝６は、表面電極層２の表面から基板１へ延び、表面電極層２を貫通している。表面電極層２について、隣り合う発電セル５同士を分離している。
第２溝７は、発電層３の表面から表面電極層２へ延び、発電層３を貫通している。第１溝６の近傍に設けられている。発電層３における電流の横走り（基板の表面と平行な方向への電流のリーク）を遮断し、隣り合う発電セル５同士を分離している。
第３溝８は、裏面電極層４の表面から発電層３へ延び、裏面電極層４を貫通している。裏面電極層４の表面から表面電極層２へ延び、裏面電極層４及び発電層３を貫通していても良い。第２溝７の近傍に、第１溝６に対して第２溝７よりも離れて設けられている。裏面電極層４について、隣り合う発電セル５同士を分離している。

接続用発電セル１０ａは、サブモジュール１１ａの一方の端部である。表面電極層１２ａと、発電層１３ａと、裏面電極層１４ａとを含んでいる。表面電極層１２ａは、基板１上に設けられている。隣接する発電セル５（図における右側）の裏面電極層４と接続されている。発電層１３ａは、表面電極層１２ａ上に設けられ、光により発電する。裏面電極層１４ａは、発電層１３ａ上に設けられている。接続用発電セル１０ａのうち、Ｓで例示される領域において発電される。

サブモジュール１１ｂは、発電セル５及び接続用発電セル１０ｂ（表面電極層１２ｂと、発電層１３ｂと、裏面電極層１４ｂとを含む）を備える。接続用発電セル１０ｂは、サブモジュール１１ｂの一方の端部である。サブモジュール１１ｂの基本的な構成はサブモジュール１１ａと同じである。ただし、サブモジュール１１ａ及びサブモジュール１１ｂは、図に示す仮想の境界線Ｐ１に対して線対称になっている。表面電極層１２ｂと表面電極層１２ａとは接続（連続）されている。発電層１３ｂと発電層１３ａとは接続（連続）されている。裏面電極層１２ｂと裏面電極層１２ａとは接続（連続）されている。境界線Ｐ１は、接続用発電セル１０ａと接続用発電セル１０ｂとを合わせた接続用発電セル１０の長辺に平行である。

なお、接続用発電セル１０ａと接続用発電セル１０ｂとは、表面電極層１２ａと表面電極層１２ｂとの間に溝を設けていても良い。その場合、一方の接続用発電セルに過大な電流が流れることを防止できる。

図４は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す他の断面図である。図４は、図２のＢＢ’断面（接続部２０の近傍）を示している。

サブモジュール１１ａは、更に、接続部２０ａを備える。
接続部２０ａは、サブモジュール１１ａの他方の端部である。表面電極層２２ａと、発電層２３ａと、裏面電極層２４ａとを含んでいる。表面電極層２２ａは、基板１上に設けられている。隣接する発電セル５（図における左側）の表面電極層２と接続（連続）されている。発電層２３ａは、表面電極層２２ａ上に設けられている。裏面電極層２４ａは、発電層２３ａ上に設けられ、隣接する発電セル５（図における左側）の表面電極層２と接続されている。ただし、発電層２３ａは発電しない。

サブモジュール１１ｂは、更に、接続用部２０ｂ（表面電極層２２ｂと、発電層２３ｂと、裏面電極層２４ｂとを含む）を備える。接続部２０ｂは、サブモジュール１１ｂの他方の端部である。接続部２０ｂの基本的な構成は接続部２０ａと同じである。ただし、サブモジュール１１ａ及びサブモジュール１１ｂは、図に示す仮想の境界線Ｐ２に対して線対称になっている。表面電極層２２ｂと表面電極層２２ａとは接続（連続）されている。境界線Ｐ２は、接続部２０ａと接続部２０ｂとを合わせた接続部２０の長辺に平行である。

なお、接続用部２０ａと接続用部２０ｂとは、表面電極層２２ａと表面電極層２２ｂとの間に溝を設けていても良い。その場合、一方の接続用部に過大な電流が流れることを防止できる。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す別の断面図である。いずれも、図２のＡＡ’断面を示している。図３における接続用発電セル１０について、その裏面電極層１４上にバスバー１６やバスバー１７を設けている。バスバーは、例えばテープ状の金属である。これらのバスバーにより、配線の抵抗による出力の低下を抑制することができる。

図５（ａ）では、複数のバスバー１６を、接続用発電セル１０の長辺に平行に設けて、負極２９の引き出し用の配線とする。この場合、複数のバスバー１６を用いているので、一本が切断した場合でも、配線途切れることがない。したがって、生産歩留まりの低下を抑制することができる。図５（ｂ）では、一本のバスバー１７を、接続用発電セル１０の長辺に平行に設けて、負極２９の引き出し用の配線とする。この場合、断面積が大きくなるので、電気的抵抗をより小さくすることができる。したがって、配線による出力低下をより抑制することができる。なお、ダッシュのついた符号は、境界線Ｐ１の片側のみの場合を示す。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す更に別の断面図である。いずれも、図２のＢＢ’断面を示している。図４における接続部２０について、その裏面電極層２４上にバスバー２６やバスバー２７を設けている。バスバーは、例えばテープ状の金属である。これらのバスバーにより、配線の抵抗による出力の低下を抑制することができる。

図６（ａ）では、複数のバスバー２６を、接続部２０の長辺に平行に設けて、正極２８の引き出し用の配線とする。この場合、複数のバスバー２６を用いているので、一本が切断した場合でも、配線途切れることがない。したがって、生産歩留まりの低下を抑制することができる。図６（ｂ）では、一本のバスバー２７を、接続部２０の長辺に平行に設けて、正極２８の引き出し用の配線とする。この場合、断面積が大きくなるので、電気的抵抗をより小さくすることができる。したがって、配線による出力低下をより抑制することができる。なお、ダッシュのついた符号は、境界線Ｐ２の片側のみの場合を示す。

次に、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の動作について説明する。
図２〜図４を参照して、サブモジュール１１ａでは、単一の発電セル５において、基板２の側から入射した光により、発電層３において、正孔−電子対が生成される。正孔は、表面電極層２へ向かい、電子は、裏面電極層４側へ向かう。正孔は、端部の接続部２０を通り、そこに設けられたバスバー２７を介して正極２４へ向かう。電子は、端部の接続用発電セル１０ａで同様に生成された電子とともに、そこに設けられたバスバー１７を介して負極２２へ向かう。これらが、電力として外部に取り出される。

隣接するサブモジュール１１ｂ及び他のサブモジュール１１においても同様にして、電力が外部に取り出される。複数のサブモジュール１１は、全て同一の所望の電圧を発生するように、各サブモジュール１１の発電セル５及び接続用発電セル１０の数が設定され、互いに並列に接続されている。したがって、所望の低電圧を取り出すことができる。

この並列接続に際して、隣接するサブモジュール同士の接続部分を接続用発電セル１０のような発電セルにしているので、その接続部分が無効発電領域になることが無い。それにより、無効発電領域の増大を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことが可能となる。そして、出力低下を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる

次に、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。図７は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態を示す断面図である。

まず、図７（ａ）に示すように、基板２の表面を覆うように形成された透明導電膜（例示：膜厚０．５μｍのＳｎＯ_２）に対して、所定の位置にレーザを照射する。透明導電膜が照射により蒸発して、所定の位置の透明導電膜がエッチング（レーザスクライブ）される。それにより、透明導電膜の所定の位置に複数の第１溝６が形成される。この工程で、発電セル５の表面電極層２、接続用発電セル１０の表面電極層１２及び接続部２０の表面電極層２２が形成される。

図７（ａ）の状態において、表面電極層２の表面を覆い、且つ、第１溝６の内面を覆う（又は内面を埋める）ように、半導体膜（例示：ｐ型ａ−ＳｉＣ／ｉ型ａ−Ｓｉ／ｎ型ａ−Ｓｉ、膜厚１０ｎｍ／３００ｎｍ／５０ｎｍ）をＰＣＶＤ法で形成する。その後、半導体膜に対して、所定の位置にレーザを照射する。半導体膜が照射により蒸発して、所定の位置の半導体膜がエッチング（レーザスクライブ）される。それにより、半導体膜の所定の位置に複数の第２溝７が形成される。この工程で、発電セル５の発電層３、接続用発電セル１０の発電層１３及び接続部２０の発電層２３が形成される。この状態が図７（ｂ）である。

図７（ｂ）の状態において、発電層３の表面及び第２溝７を覆い、且つ、第２溝７の内面を覆う（又は内面を埋める）ように、金属膜（例示：ＺｎＯ／Ａｇ、膜厚８０ｎｍ／３５０ｎｍ）をスパッタ法で形成する。その後、金属膜に対して、所定の位置にレーザを照射する。金属膜が照射により蒸発して、所定の位置の金属膜がエッチング（レーザスクライブ）される。それにより、金属膜の所定の位置に複数の第３溝８が形成される。この工程で、発電セル５の裏面電極層４、接続用発電セル１０の裏面電極層１４及び接続部２０の裏面電極層２４が形成される。この状態が図７（ｃ）である。

図７（ｃ）の状態において、接続用発電セル１０の裏面電極層１４及び接続部２０の裏面電極層２４に沿って、それらの上に金属ペースト１６ａ（例示：アルミニウム又は銀ペースト）を塗布する。この状態が図７（ｄ）である。

図７（ｄ）の状態において、接続用発電セル１０の裏面電極層１４及び接続部２０の裏面電極層２４上の金属ペーストの上に、金属テープ１６ｂ（例示：アルミニウムテープ）をのせ、所定の温度で焼成する。これにより、接続用発電セル１０の裏面電極層１４及び接続部２０の裏面電極層２４とバスバー（金属ペースト１６ａ及び金属テープ１６ｂ）とが電気的に接続される。この状態が図７（ｅ）である。

図７の本発明の太陽電池モジュールの製造方法により、太陽電池モジュールが完成する。

本発明の太陽電池モジュールの製造方法では、エッチングに関しては、通常のレーザスクライブの位置を一部変更するだけでよい。バスバーに関しては、簡便で取り扱いが容易な金属ペースト及び金属テープを用いている。すなわち、特別な埋め込み型のバスバーを用いる場合のような他の溝に比較してより幅広なエッチングを行う工程や、他の膜に比較してより厚い膜を製膜する工程が不要である。したがって、施工工数の増加や施工工程の複雑化を抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことが可能となる。

図２では、複数のサブモジュール１１の数が奇数の場合を示している。ただし、その数を偶数としても良い。図８は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の他の構成を示す外観図である。太陽電池モジュール４０ｂは、基本的には太陽電池モジュール４０ａと同じであるが、複数のサブモジュール１１の数が偶数である点で図２の場合と異なる。

サブモジュール１１ａ及びサブモジュール１１ｂは、図２と同様である。サブモジュール１１における複数の接続部２０は互いに接続され、太陽電池モジュール４０ｂ全体の正極２８として取り出される。複数の接続用発電セル１０は互いに接続され、太陽電池モジュール４０ａ全体の負極２９として取り出される。すなわち、全てのサブモジュール１１は、互いに並列に接続されている。

この場合、図に示すように、発電に起用しない接続部２０の数を少なくするように複数のサブモジュール１１を配置している。これにより、セルピッチは大きくなるが、無効発電領域の増大をより抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことが可能となる。すなわち、出力低下をより抑制しながら、太陽電池モジュールの低電圧化を行うことができる。加えて、サブモジュール数が減少しているので、施工工数及び材料費が削減され、大幅なコスト低減を図ることが可能となる。

図９は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す別の外観図である。この図では、図８の太陽電池モジュール４０ｂの裏面側における配線をより具体的に示している。接続部２０上には、バスバー２７が設けられている。各バスバー２７は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）のような絶縁材料３８を挟んで設けられた引き出し配線３３と、引き出し配線３３に接続された引出し配線３４及び端子３６とを介して外部の配線と接続される。同様に、接続用発電セル１０上には、バスバー１７又は１７’が設けられている。各バスバー１７及び１７’は、ＰＥＴのような絶縁材料３７を挟んで設けられた引き出し配線３１と、引き出し配線３１に接続された引出し配線３２及び端子３５とを介して外部の配線と接続される。

このように、配線を裏面側に引き回すことで、配線をモジュールの外側に設ける場合に比較して、太陽電池モジュールの大きさを小さくすることができる。すなわち、省スペースな太陽電池モジュールとすることができる。

（実施例１）
図２に示す太陽電池モジュールを図７の製造方法で製造した。基板２として１．１ｍ×１．４ｍのガラス基板を用いた。太陽電池モジュール４０ａは、５つのサブモジュール１１を備えている。１つのサブモジュール１１は、合計２６個の発電セル５及び接合用発電セル１０を含んでいる。セルピッチは８ｍｍである。続いて、バスバー１７、２７をそれぞれ配置し、図９と同様の方法で配線等（３３、３４、３６、３８／３１、３２、３５、３７）を裏面に設ける。その後、保護シートでラミネートし、端子３５、３６に電力取り出しケーブルを取り付けた。その電池特性をソーラシミュレータにより測定したところ、開放電圧２３Ｖ、短絡電流７．６Ａ、曲線因子は、０．７、最大出力は１２３Ｗを得ることが出来た。すなわち、無効電力領域の増大を抑制し、出力の低減を抑制しながら低電圧化を図ることが可能となった。

（実施例２）
図８に示す太陽電池モジュールを図７の製造方法で製造した。基板２として１．１ｍ×１．４ｍのガラス基板を用いた。太陽電池モジュール４０ｂは、５つのサブモジュール１１を備えている。１つのサブモジュール１１は、合計２６個の発電セル５及び接合用発電セル１０を含んでいる。ただし、セルピッチは１０ｍｍである。続いて、バスバー１７、２７をそれぞれ配置し、図９の配線等（３３、３４、３６、３８／３１、３２、３５、３７）を裏面に設ける。その後、保護シートでラミネートし、端子３５、３６に電力取り出しケーブルを取り付けた。その電池特性をソーラシミュレータにより測定したところ、開放電圧２３Ｖ、短絡電流７．９Ａ、曲線因子は、０．６７、最大出力は１２２Ｗを得ることが出来た。この値は、図２の場合とほとんど同じである。すなわち、図２の場合の効果に加えて、サブモジュール数が減少しているので、施工工数及び材料費が削減され、大幅なコスト低減を図ることが可能となった。

図１は、この従来技術の太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。 図２は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す外観図である。 図３は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す断面図である。 図４は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す他の断面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す別の断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す更に別の断面図である。 図７（ａ）〜図７（ｅ）は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態を示す断面図である。 図８は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の他の構成を示す外観図である。 図９は、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態の構成を示す別の外観図である。

符号の説明

１ 基板
２、１２ａ、２２ａ、１２ｂ、２２ｂ 表面電極層
３、１３ａ、２３ａ、１３ｂ、２３ｂ 発電層
４、１４ａ、２４ａ、１４ｂ、２４ｂ 裏面電極層
５ 発電セル
６ 第１溝
７ 第２溝
８ 第３溝
１０、１０ａ、１０ｂ 接続用発電セル
１６（’）、１７（’）、２６（’）、２７（’） バスバー
２０、２０ａ、２０ｂ 接続部
１１、１１ａ、１１ｂ サブモジュール
２８ 正極
２９ 負極
３０ 保護フレーム
３１、３２、３３、３４ 引き出し配線
３５、３６ 端子
３７、３８ 絶縁材料
４０、４０ａ、４０ｂ 太陽電池モジュール
１０１ 絶縁基板
１０２、１０２ｂ 第１型電極層
１０３、１０３ｂ 半導体光電変換層
１０４、１０４ｂ 第２型電極層
１０２ａ 第１型電極分割溝
１０３ａ 半導体分割溝
１０４ａ 第２型電極分割溝
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ バスバー

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられ、互いに並列に接続された複数のサブモジュールと
   を具備し、
   前記複数のサブモジュールの各々は、
   前記基板上に設けられ、互いに直列に接続された複数の発電セルを備え、
   前記複数の発電セルの各々は、
   前記基板上に設けられた表面電極層と、
   前記表面電極層上に設けられ、光により発電する発電層と、
   前記発電層上に設けられた裏面電極層と
   を含み、
   前記複数のサブモジュールのうち、互いに隣り合うサブモジュールの組み合わせの少なくとも一つとしてのサブモジュール対は、当該サブモジュール対の接続部分で前記裏面電極層同士が一体的に形成されている
   太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記サブモジュール対は、前記接続された前記裏面電極層の上に設けられ、それぞれのサブモジュールに共通のバスバーを備える
   太陽電池モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記複数のサブモジュールの各々は、隣り合う発電セル間に、前記表面電極層の表面から前記基板へ延びる第１溝と、前記発電層の表面から前記表面電極層へ延びる第２溝と、前記裏面電極層の表面から前記表面電極層又は前記発電層へ延びる第３溝とを備え、
   前記サブモジュール対は、前記第１溝、前記第２溝及び前記第３溝のそれぞれが、前記サブモジュール対の仮想の境界線に対して線対称に設けられている
   太陽電池モジュール。
4. 請求項３に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記複数のサブモジュールは一列に並べられ、前記複数のサブモジュールの数が偶数であり、前記列の端のサブモジュールを含む前記サブモジュール対は、接続部分において前記隣り合う発電セル間に、前記境界線に近い側から順番に少なくとも前記第２溝及び前記第３溝が並ぶ
   太陽電池モジュール。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記複数のサブモジュールの各々は、互いに隣り合う二つのサブモジュールの前記表面電極層が連続している
   太陽電池モジュール。
6. 請求項２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記バスバーは、複数のサブバスバーを含む
   太陽電池モジュール。
7. 太陽電池モジュールの製造方法であって、
   前記太陽電池モジュールは、
   基板と、
   前記基板上に設けられ、互いに並列に接続された複数のサブモジュールと
   を具備し、
   前記複数のサブモジュールの各々は、
   前記基板上に設けられ、互いに直列に接続された複数の発電セルを備え、
   前記複数の発電セルの各々は、
   前記基板上に設けられた表面電極層と、
   前記表面電極層上に設けられ、光により発電する発電層と、
   前記発電層上に設けられた裏面電極層と
   を含み、
   （ａ）隣り合う発電セル間に対応する第１位置に、前記基板上に設けられた表面電極層の表面から前記基板へ延びる第１溝を形成するステップと、
   （ｂ）前記表面電極層及び前記第１溝を覆うように、光により発電する発電層を形成するステップと、
   （ｃ）前記隣り合う発電セル間に対応する第２位置に、前記発電層の表面から前記表面電極層へ延びる第２溝を形成するステップと、
   （ｄ）前記発電層及び前記第２溝を覆うように、前記裏面電極層を形成するステップと、
   （ｅ）前記隣り合う発電セル間に対応する第３位置に、前記裏面電極層の表面から前記裏面電極層へ延びる第３溝を形成するステップと、
   を具備し、
   前記複数のサブモジュールのうち、互いに隣り合うサブモジュールの組み合わせの少なくとも一つとしてのサブモジュール対は、当該サブモジュール対の接続部分で前記裏面電極層同士が一体的に形成され、
   前記サブモジュール対は、前記第１溝、前記第２溝及び前記第３溝のそれぞれが、前記サブモジュール対の仮想の境界線に対して線対称に設けられる
   太陽電池モジュールの製造方法。
8. 請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
   （ｆ）前記サブモジュール対における前記接続された前記裏面電極層の上に、それぞれのサブモジュールに共通のバスバーを設けるステップを更に具備する
   太陽電池モジュール。

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