JP2006073706A - Solar cell module - Google Patents

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眞輔 内田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent reduction of yield even when crack is easily generated in a solar cell battery element due to lamination during the process, for example, in the pressing under the evacuated pressure under the condition that the solar cell module is manufactured while warp is generated in the solar cell element. <P>SOLUTION: In the solar cell module where an area between a transparent substrate and a rear surface sheet is sealed with a filler and a plurality of solar cell elements electrically connected with connection tab are allocated, the connection tab is formed of a three-layer clad consisting of copper/covar/copper or copper/invar/copper. Almost entire surface is coated with solder. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は太陽電池モジュールに関するものであり、とくに太陽電池素子同士を電気的に接続するための接続タブを改良し、これによって、その信頼性や製造歩留りを向上させた太陽電池モジュールに関するものである。   The present invention relates to a solar cell module, and more particularly to a solar cell module in which a connection tab for electrically connecting solar cell elements is improved, thereby improving its reliability and manufacturing yield. .

太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多く、太陽電池素子自体、物理的衝撃に弱い構造体である。さらに野外に太陽電池を取り付けた場合に、雨などから保護する必要がある。   A solar cell element is often manufactured using a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate, and the solar cell element itself is a structure that is vulnerable to physical impact. Furthermore, when solar cells are installed outdoors, it is necessary to protect them from rain.

一方、太陽電池素子1枚では、発生する電気出力が小さく、そのために複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せる構造にしている。   On the other hand, a single solar cell element generates a small electrical output. For this reason, a plurality of solar cell elements are connected in series and parallel so that a practical electrical output can be taken out.

このような必要性から、接続タブを用いて、複数の太陽電池素子を電気的に接続し、そして、これら複数の太陽電池素子を、透光性基板と、エチレンビニルアセテート共重合体(EVA)などを主成分とする充填材でもって封入し、太陽電池モジュールとしている。   From such a need, a plurality of solar cell elements are electrically connected using a connection tab, and the plurality of solar cell elements are connected to a light-transmitting substrate and an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA). A solar cell module is formed by encapsulating with a filler mainly composed of, for example.

このような太陽電池モジュールの基本構造である太陽電池素子を図8により説明する。   A solar cell element which is the basic structure of such a solar cell module will be described with reference to FIG.

同図は太陽電池素子の断面の構造の一例を示すものであり、この太陽電池素子1によれば、2はシリコン基板であり、このシリコン基板2の一主面に受光面側電極3を形成し、他方の主面に裏面側電極4を形成している。   FIG. 1 shows an example of a cross-sectional structure of a solar cell element. According to this solar cell element 1, reference numeral 2 denotes a silicon substrate, and a light receiving surface side electrode 3 is formed on one main surface of the silicon substrate 2. And the back surface side electrode 4 is formed in the other main surface.

これら受光面側電極3および裏面側電極4は、銀ペーストをスクリーンプリント法などにより形成する。   The light receiving surface side electrode 3 and the back surface side electrode 4 are formed by silver paste by a screen printing method or the like.

また、これらの電極3、4の表面は、その保護と接続タブを取り付けやすくするために、そのほぼ全面にわたりハンダコートされる。   Further, the surfaces of these electrodes 3 and 4 are solder-coated over almost the entire surface in order to facilitate the protection and attachment of the connection tabs.

上記シリコン基板2を単結晶や多結晶により構成した場合、たとえば厚み0.3〜0.4mm程度、寸法が150mm角程度の基板となる。   When the silicon substrate 2 is composed of a single crystal or polycrystal, for example, the substrate has a thickness of about 0.3 to 0.4 mm and a size of about 150 mm square.

このシリコン基板の内部には、ボロンなどのP型不純物を多く含んだP層とリンなどのN型不純物を多く含んだN層が接しているPN接合(不図示)が形成されている。また、シリコン基板の裏面側のほぼ全面にはアルミニウムなどのP型不純物を高濃度に含有した高濃度P層5が形成されている。   Inside the silicon substrate, a PN junction (not shown) is formed in which a P layer containing a large amount of P-type impurities such as boron and an N layer containing a large amount of N-type impurities such as phosphorus are in contact. Also, a high concentration P layer 5 containing a high concentration of P-type impurities such as aluminum is formed on almost the entire back surface of the silicon substrate.

上記構成の太陽電池素子1においては、シリコン基板2に対し高濃度P層5を形成したことで、その基板裏面側の高濃度P層5の収縮が発生し、これにより、太陽電池素子1は、その裏面側が収縮し、受光面側が延びるように反るという課題がある。   In the solar cell element 1 having the above-described configuration, the high concentration P layer 5 is formed on the silicon substrate 2, so that the high concentration P layer 5 on the back surface side of the substrate is contracted. There is a problem that the back surface side contracts and warps so that the light receiving surface side extends.

とくに、最近の太陽電池モジュールに使用される太陽電池素子1においては、そのコストダウンのために、太陽電池素子1の基板2がより薄くなる傾向にあり、さらに太陽電池素子1の一枚の縦横の寸法も大きくなる傾向があり、これらに起因して、かかる反りはより顕著である。   In particular, in the solar cell element 1 used in recent solar cell modules, the substrate 2 of the solar cell element 1 tends to be thinner due to its cost reduction. There is a tendency for the size of the film to become large, and due to these, the warpage is more remarkable.

また、太陽電池モジュールにおいては、複数の太陽電池素子1を導電性の接続タブを用いて電気的に接続している。   In the solar cell module, a plurality of solar cell elements 1 are electrically connected using conductive connection tabs.

このような接続タブは、通常、厚さ0.1〜1.0mm程度、幅2〜8mm程度の銅箔の全面をハンダコートしたものを所定の長さに切断して用いている。   Such a connection tab is usually used by cutting a copper foil having a thickness of about 0.1 to 1.0 mm and a width of about 2 to 8 mm into a predetermined length after solder coating.

この太陽電池素子の電極と、隣接する太陽電池素子の電極とを、接続タブを用いて、ハンダ付けにより接続する際には、太陽電池素子の電極上に接続タブを配置し、接続タブを太陽電池素子の電極にピンなどで押しつけた状態で、熱風やランプよる加熱で両者のハンダを溶融させ、太陽電池素子の電極と接続タブとをハンダ付けしている(特許文献1の従来の技術参照)。
特開平11−312820号公報
When this electrode of the solar cell element and the electrode of the adjacent solar cell element are connected by soldering using the connection tab, the connection tab is disposed on the electrode of the solar cell element, and the connection tab is In a state where the electrode is pressed against the electrode of the battery element with a pin or the like, both the solder is melted by heating with hot air or a lamp, and the electrode of the solar cell element and the connection tab are soldered (refer to the conventional technique of Patent Document 1). ).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-312820

上述のように、太陽電池素子の電極に接続タブをハンダ付けすることにおいては、受光面側電極3に接続タブをハンダ付けする条件(ハンダ付け時の温度や時間等)と、裏面側電極4に接続タブをハンダ付けする条件との間で、双方にわずかな差が出ており、これにより、接続タブのハンダ付け前後で太陽電池素子の上記の反りがさらに大きくなることがあった。   As described above, in soldering the connection tab to the electrode of the solar cell element, the conditions (soldering temperature, time, etc.) for soldering the connection tab to the light receiving surface side electrode 3 and the back surface side electrode 4 are described. There is a slight difference between the two and the conditions for soldering the connection tab, and the warpage of the solar cell element before and after the connection tab is soldered may be further increased.

とくに、最近の太陽電池モジュールにおいては、環境面への配慮から、ハンダに鉛が実質的に含まれないものを使用する傾向にあり、この鉛が実質的に含まれないハンダを使用した場合では、そのハンダの物性からハンダ付け温度が高くなり、これにより、上記のような接続タブのハンダ付け前後において、太陽電池素子の上記のような反りの程度がさらに大きくなっていた。   In particular, in recent solar cell modules, due to environmental considerations, there is a tendency to use solder that does not substantially contain lead. In the case of using solder that does not substantially contain lead, The soldering temperature is increased due to the physical properties of the solder, and thus the degree of warping of the solar cell element is further increased before and after soldering the connection tab as described above.

このように太陽電池素子の高濃度P層の収縮による反りに加え、タブ付け後に発生する反りがある状態で、太陽電池モジュールの製造工程を進めていくと、その工程中にて、たとえば減圧下で押圧するラミネートなどで太陽電池素子の割れが発生しやすくなり、その結果、その製造歩留りが低下したり、クラックが発生しやすくなっていた。   In this way, in addition to warping due to shrinkage of the high-concentration P layer of the solar cell element, when the manufacturing process of the solar cell module proceeds in a state where there is warping after tab attachment, Cracking of the solar cell element is likely to occur due to the laminate pressed by the above, and as a result, the production yield is reduced or cracking is likely to occur.

本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は太陽電池素子の反り具合を改善して、高信頼性・高品質な太陽電池モジュールを提供することにある。   This invention is completed in view of the said situation, The objective is to improve the curvature condition of a solar cell element, and to provide a highly reliable and high quality solar cell module.

本発明の他の目的はクラックの発生を防いで、製造歩留りを向上させ、低コスト化を達成した太陽電池モジュールを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a solar cell module that prevents the occurrence of cracks, improves the production yield, and achieves cost reduction.

上記目的を達成するために、本発明は、透光性基板と裏面シートの間に充填材で封止し、接続タブにより電気的に接続した複数の太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールにおいて、前記接続タブが銅層とコバール層と銅層から成る3層クラッド材から成り、あるいは銅層とインバー層と銅層から成る3層クラッド材から成り、さらにこの接続タブの両主面に対し、その略全面にわたってハンダコートしたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a solar cell module in which a plurality of solar cell elements sealed with a filler and electrically connected by connection tabs are arranged between a light-transmitting substrate and a back sheet, The connection tab is made of a three-layer clad material consisting of a copper layer, a Kovar layer, and a copper layer, or is made of a three-layer clad material consisting of a copper layer, an invar layer, and a copper layer. It is characterized by solder coating over substantially the entire surface.

本発明の他の太陽電池モジュールは、前記3層クラッド材における一方の銅層と他の銅層との間にて、厚みが異なっていることを特徴とする。   Another solar cell module of the present invention is characterized in that the thickness is different between one copper layer and the other copper layer in the three-layer clad material.

銅金属の熱膨張係数は16.7×10−6であり、シリコン金属の熱膨張係数は2.6×10−6である。 The thermal expansion coefficient of copper metal is 16.7 × 10 −6 , and the thermal expansion coefficient of silicon metal is 2.6 × 10 −6 .

銅金属はシリコン金属較べて大きな熱膨張係数であるが、そこで、銅層とコバール層と銅層から成る3層クラッド材(各層の層厚比率を1:1:1の場合)にしたことで、熱膨張係数は12.6×10−6になる。 Copper metal has a larger coefficient of thermal expansion than silicon metal, but there is a three-layer clad material consisting of a copper layer, a kovar layer, and a copper layer (when the layer thickness ratio of each layer is 1: 1: 1). The thermal expansion coefficient is 12.6 × 10 −6 .

一方、銅層とインバー層と銅層から成る3層クラッド材(各層の層厚比率を1:1:1の場合)にしたことで、熱熱膨張率は11.2×10−6となる。 On the other hand, a thermal expansion coefficient of 11.2 × 10 −6 is obtained by using a three-layer clad material composed of a copper layer, an invar layer, and a copper layer (when the layer thickness ratio of each layer is 1: 1: 1). .

このような構成の3層クラッド材にしたことで、熱熱膨張率が銅層に較べて小さくなる。しかも、双方の3層クラッド材とも良好な電気伝導度とハンダ付け性を備えている。   By using the three-layer clad material having such a configuration, the thermal thermal expansion coefficient becomes smaller than that of the copper layer. In addition, both the three-layer clad materials have good electrical conductivity and solderability.

本発明のかかる構成の3層クラッド材を、太陽電池素子を接続するための接続タブに使用することにより、接続タブを取り付けた後の太陽電池素子の反りについて、その大きさを銅材のみの接続タブより低減することができる。   By using the three-layer clad material having such a configuration according to the present invention for the connection tab for connecting the solar cell element, the warpage of the solar cell element after the connection tab is attached is limited to the copper material. It can be reduced from the connection tab.

さらに本発明によれば、3層クラッド材の一方の銅層と他の銅層との間にて、厚みが異なる構造にするのが望ましく、これにより、上述の接続タブを取り付ける前の太陽電池素子の裏面側の高濃度P層の収縮による反りを、タブ付け後に矯正することができる。   Furthermore, according to the present invention, it is desirable to have a structure in which the thickness is different between one copper layer and the other copper layer of the three-layer clad material, whereby the solar cell before the connection tab is attached. Warpage due to shrinkage of the high-concentration P layer on the back side of the element can be corrected after tabbing.

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(例1)
図1は本発明に係る太陽電池素子を、接続タブを用いて、二つの太陽電池素子を直列に接続した状態を示し、とくに受光面側から観た場合の一例である。
(Example 1)
FIG. 1 shows a state in which a solar cell element according to the present invention is connected in series using a connection tab, and is an example particularly when viewed from the light-receiving surface side.

図2は本発明に係る太陽電池素子を、接続タブを用いて、二つの太陽電池素子を直列に接続した状態の断面の一例を示す。   FIG. 2 shows an example of a cross section of a solar cell element according to the present invention in a state where two solar cell elements are connected in series using a connection tab.

図1および図2において、11は接続タブ、12aおよび12bは太陽電池素子、13は太陽電池素子の受光面側バスバー電極、14はフィンガー電極、15は裏面側バスバー電極を示す。   1 and 2, 11 is a connection tab, 12a and 12b are solar cell elements, 13 is a light receiving surface side bus bar electrode of the solar cell element, 14 is a finger electrode, and 15 is a back side bus bar electrode.

太陽電池素子12a、12bは、上述のように単結晶や多結晶のシリコン基板で作られている。さらにそのシリコン基板の受光面側および裏面側には受光面側電極、裏面側電極が形成されている。   The solar cell elements 12a and 12b are made of a monocrystalline or polycrystalline silicon substrate as described above. Further, a light receiving surface side electrode and a back surface side electrode are formed on the light receiving surface side and the back surface side of the silicon substrate.

すなわち、これら受光面側と裏面側には、銀ペーストをスクリーンプリント法などにより、バスバー電極とフィンガー電極がそれぞれ形成されている。また、これらの電極表面は、その保護と接続タブを取り付けやすくするために、そのほぼ全面にわたりハンダコートされる。   That is, on the light receiving surface side and the back surface side, a bus bar electrode and finger electrodes are respectively formed by silver paste using a screen printing method or the like. Also, these electrode surfaces are solder coated over almost the entire surface in order to provide protection and easy attachment of the connection tabs.

この受光面側のフィンガー電極14によれば、幅0.1〜0.2mm程度で、太陽電池素子の辺に平行に、光生成キャリヤーを収集するため多数本形成され、同様に裏面側にもフィンガー電極が形成される。   According to the finger electrode 14 on the light receiving surface side, a large number are formed to collect photogenerated carriers with a width of about 0.1 to 0.2 mm and parallel to the side of the solar cell element. Finger electrodes are formed.

受光面側バスバー電極13と裏面側バスバー電極15については、収集されたキャリヤーを集電するが、さらに接続タブを取り付けるために幅が2mm程度あり、そして、フィンガー電極14と垂直に交わるように2〜3本程度形成される。   The light receiving surface side bus bar electrode 13 and the back side bus bar electrode 15 collect the collected carriers, but have a width of about 2 mm for attaching a connection tab, and 2 so as to intersect the finger electrode 14 perpendicularly. About 3 are formed.

また、接続タブ11については、つぎのような構成である。   Further, the connection tab 11 has the following configuration.

幅は太陽電池素子12a、12bへのハンダ付け時に接続タブ11自身により太陽電池素子12a、12bの受光面に影を作らないように、バスバー電極13の幅と同じか、それ以下にするとよい。   The width may be the same as or less than the width of the bus bar electrode 13 so that the connection tab 11 itself does not shadow the light receiving surfaces of the solar cell elements 12a and 12b when soldering to the solar cell elements 12a and 12b.

さらに接続タブ11の長さは、受光面側バスバー電極13と裏面側バスバー電極15のほぼ全てに重なるようにする。   Further, the length of the connection tab 11 is made to overlap almost all of the light receiving surface side bus bar electrode 13 and the back surface side bus bar electrode 15.

一般的な150mm角の多結晶シリコン太陽電池素子を使用する場合、接続タブ11の幅は1〜3mm程度、その長さは150〜250mm程度である。接続タブ11が受光面側バスバー電極13と裏面側バスバー電極15のほぼ全てに重なるようにするのは、その抵抗成分を少なくするためである。   When a general 150 mm square polycrystalline silicon solar cell element is used, the connection tab 11 has a width of about 1 to 3 mm and a length of about 150 to 250 mm. The reason why the connection tab 11 overlaps almost all of the light receiving surface side bus bar electrode 13 and the back surface side bus bar electrode 15 is to reduce the resistance component.

さらに本発明に係る接続タブ11によれば、その構造は下記のとおりである。   Further, according to the connection tab 11 according to the present invention, the structure is as follows.

接続タブが銅層とコバール層と銅層から成る3層クラッド材から成っている。   The connection tab consists of a three-layer clad material consisting of a copper layer, a Kovar layer and a copper layer.

もしくは、銅層とインバー層と銅層から成る3層クラッド材から成る。   Or it consists of a three-layer clad material which consists of a copper layer, an Invar layer, and a copper layer.

図3は本発明に係る接続タブとして使用する3層クラッド材の横断面の構造を示す。   FIG. 3 shows a cross-sectional structure of a three-layer clad material used as a connection tab according to the present invention.

同図において、20は上層の銅部分(銅層)、21はコバール層またはインバー層から成る部分、22は下層の銅部分(銅層)、23、24は前記ハンダコートであるハンダ層を示す。   In the figure, 20 is an upper copper portion (copper layer), 21 is a portion composed of a Kovar layer or Invar layer, 22 is a lower copper portion (copper layer), and 23 and 24 are solder layers which are the above-mentioned solder coats. .

上記コバール層を成すコバール材は、Fe−29%Ni−17%Coの組成を持つ合金である。   The Kovar material forming the Kovar layer is an alloy having a composition of Fe-29% Ni-17% Co.

他方のインバー層を成すインバール材は、Fe−36%Niの組成を持つ合金である。   The invar material forming the other invar layer is an alloy having a composition of Fe-36% Ni.

また、これらのコバール材やインバー材は、低熱膨張金属として知られており、その好ましい比率における許容度は±10%である。   Moreover, these Kovar materials and Invar materials are known as low thermal expansion metals, and the tolerance in a preferred ratio thereof is ± 10%.

本発明に係る3層クラッド材においては、上層の銅部分20/コバール又はインバーから成る部分21/下層の銅部分22の層厚比率は、発明者等の種々の実験の結果、(3/1/3)又は(1/1/1)又は(1/6/1)程度の比率であって、その範囲内に規定するのが好適である。   In the three-layer clad material according to the present invention, the layer thickness ratio of the upper copper portion 20 / the Kovar or the invar portion 21 / the lower copper portion 22 is (3/1) as a result of various experiments by the inventors. / 3) or a ratio of (1/1/1) or (1/6/1), and it is preferable to define the ratio within the range.

すなわち、銅層20、22:コバール層(インバー層)21=3:1〜1:6に規定すると、反りをもっとも優位に解消されるという点でよい。   That is, when the copper layers 20 and 22: Kovar layer (invar layer) 21 = 3: 1 to 1: 6, warping can be eliminated most preferentially.

また、これら3層クラッド材の全体の厚みである総厚については、0.1〜1.0mmにすると、反りをもっとも優位に解消されるという点でよい。   Moreover, about the total thickness which is the whole thickness of these three-layer clad materials, if it is set to 0.1-1.0 mm, it is sufficient at the point that curvature is eliminated most predominately.

上層20および下層21の銅部分の比率が中間層のコバール又はインバーから成る部分21に対して(3/1/3)を超えて大きくなると、その熱膨張率から太陽電池素子の接続タブとしてハンダ付けしたときに、その反りを抑える効果が期待できない場合がある。   When the ratio of the copper portion of the upper layer 20 and the lower layer 21 is larger than (3/1/3) with respect to the portion 21 made of Kovar or Invar of the intermediate layer, it is soldered as a connection tab of the solar cell element from its thermal expansion coefficient In some cases, the effect of suppressing the warpage cannot be expected.

また、上層20および下層21の銅部分の比率が中間層のコバール又はインバーから成る部分21に対して(1/6/1)より小さくなると、その比率未満であると、その電気抵抗が大きくなり、接続タブとして使用したときに、この部分の抵抗成分の増加により、その太陽電池モジュールの出力が低下する傾向にある。   Further, when the ratio of the copper portion of the upper layer 20 and the lower layer 21 is smaller than (1/6/1) with respect to the portion 21 made of Kovar or Invar of the intermediate layer, the electrical resistance increases if it is less than the ratio. When used as a connection tab, the output of the solar cell module tends to decrease due to an increase in the resistance component of this portion.

また、3層クラッド材の総厚が0.1mm未満であると、層厚比率を、どのようにしても太陽電池素子の反りを抑える効果と太陽電池モジュールの出力を低下させないという双方の点を満足させることができない。   In addition, when the total thickness of the three-layer clad material is less than 0.1 mm, the layer thickness ratio can reduce both the effect of suppressing the warpage of the solar cell element and the output of the solar cell module. I can't be satisfied.

さらに総厚が1.0mmを超えると、太陽電池モジュールの製造工程で減圧下で押圧するラミネートにおいて、その接続タブの厚みのため太陽電池素子が割れたり、クラックが入ったりして太陽電池モジュールが不良となることがある。   Further, when the total thickness exceeds 1.0 mm, in the laminate pressed under reduced pressure in the manufacturing process of the solar cell module, the solar cell element is cracked or cracked due to the thickness of the connection tab, so that the solar cell module May be defective.

本発明によれば、このような3層クラッド材に対し、さらにメッキやディッピングにより片面約20〜70μm程度のハンダ層23、24を形成する。   According to the present invention, solder layers 23 and 24 having a surface of about 20 to 70 μm are formed on such a three-layer clad material by plating or dipping.

このハンダ層は表面の銅の酸化などにより点状にコートできない部分や切り出した場合の端面を除き、その表面、裏面の略全面にコートするとよい。   This solder layer may be coated on substantially the entire surface of the surface and the back surface except for the portion that cannot be coated in a spot shape due to oxidation of copper on the surface or the end surface when cut out.

かくして本発明によれば、上記のような3層クラッド材にハンダコートしたものを、接続タブ11として使用することにより、その熱膨張率の低さより接続タブを取り付けた後の太陽電池素子の反りの大きさを銅のみの接続タブより低減することができる。   Thus, according to the present invention, the warp of the solar cell element after the connection tab is attached due to its low thermal expansion coefficient is obtained by using the solder coat on the three-layer clad material as described above as the connection tab 11. Can be reduced from a connection tab made of only copper.

さらに主面が銅であるため、ハンダ付け性が良く、現状の銅のみを使用した接続タブを取り付ける装置を改造や大きな条件変更等する必要なく使用できる。   Furthermore, since the main surface is copper, the solderability is good, and the apparatus for attaching the connection tab using only the current copper can be used without the need for modification or major condition changes.

つぎに本発明の他の実施例を述べる。   Next, another embodiment of the present invention will be described.

(例2)
図4は本発明に係る別の接続タブとして使用する3層クラッド材の断面部の構造を示すものである。
(Example 2)
FIG. 4 shows a cross-sectional structure of a three-layer clad material used as another connection tab according to the present invention.

同図において、25は上層の銅部分(銅層)、26はコバール又はインバーから成る部分(コバール層又はインバー層)、27は下層の銅部分(銅層)、28、29はハンダ層を示す。   In the figure, 25 is an upper copper portion (copper layer), 26 is a portion made of Kovar or Invar (Kovar layer or Invar layer), 27 is a lower copper portion (copper layer), and 28 and 29 are solder layers. .

そして、本例によれば、図4に示すように、この3層クラッド材の上層の銅部分25と下層の銅部分27の銅の厚みが異なっていることを特徴とする。たとえば、下層の銅部分27の銅部分の厚みが上層の銅部分25の厚みより厚くなっている。   Then, according to the present example, as shown in FIG. 4, the copper thicknesses of the upper copper portion 25 and the lower copper portion 27 of the three-layer clad material are different. For example, the thickness of the copper portion 27 of the lower copper portion 27 is thicker than the thickness of the upper copper portion 25.

この例の接続タブを用いた事例を図5に示す。   An example using the connection tab of this example is shown in FIG.

同図は、上記の3層クラッド材の上層の銅部分25と下層の銅部分27の銅部分の厚みが異なっており、上記の下層の銅部分27の銅部分の厚みが上層の銅部分25の厚みより厚くなっているものを接続タブとして使用して、太陽電池素子を直列に接続した状態の断面を示すものである。   In the figure, the thickness of the copper portion 25 of the upper layer copper portion 27 and the copper portion 27 of the lower layer copper portion 27 are different from each other, and the thickness of the copper portion of the lower layer copper portion 27 is the upper copper portion 25. The cross section of the state which connected the solar cell element in series using the thing thicker than this thickness as a connection tab is shown.

図5において、12a、12bは太陽電池素子であり、13は太陽電池素子の受光面側バスバー電極、15は裏面側バスバー電極である。   In FIG. 5, 12a and 12b are solar cell elements, 13 is a light receiving surface side bus bar electrode of the solar cell element, and 15 is a back side bus bar electrode.

また、30は上記の3層クラッド材の上層の銅部分25と下層の銅部分27の銅の厚みが異なっている接続タブである。図4と同様に、この接続タブ30の25は上層の銅部分、27は下層の銅部分を示す。   Reference numeral 30 denotes a connection tab in which the upper copper portion 25 and the lower copper portion 27 of the three-layer clad material have different copper thicknesses. Similarly to FIG. 4, 25 of the connection tab 30 indicates an upper copper portion, and 27 indicates a lower copper portion.

ここにおいて、太陽電池素子12a、12bは、上述のように、その裏面側の高濃度P層の収縮により裏面側が収縮し、受光面側が延びるように反りやすいが、これに対し、本発明における太陽電池素子12a、12bの接続タブによる接続においては、3層クラッド材の、下層の銅部分27の厚みが上層の銅部分25の厚みより厚くなっている接続タブ30を使用し、さらに図5に示すように太陽電池素子12a、12bの受光面側のバスバー13に、厚みの厚い下層の銅部分27の銅部分がハンダ付けにより接続すると共に、同じ太陽電池素子12a、12bの裏面側のバスバー15には、隣接する太陽電池素子の受光面側バスバー電極に接続されている接続タブ30の厚みの薄い下層の銅部分25の銅部分がハンダ付けにより接続されるように構成している。   Here, as described above, the solar cell elements 12a and 12b tend to warp so that the back surface side contracts and the light receiving surface side extends due to the contraction of the high-concentration P layer on the back surface side. In connection with the connection tabs of the battery elements 12a and 12b, a connection tab 30 in which the thickness of the lower copper portion 27 of the three-layer clad material is larger than the thickness of the upper copper portion 25 is used. As shown in the figure, the copper portion of the thicker lower copper portion 27 is connected to the bus bar 13 on the light receiving surface side of the solar cell elements 12a, 12b by soldering, and the bus bar 15 on the back surface side of the same solar cell elements 12a, 12b. The copper portion of the lower copper portion 25 of the thin connection tab 30 connected to the light receiving surface side bus bar electrode of the adjacent solar cell element is connected by soldering. It is configured so as.

よって、このように反っている太陽電池素子12a、12bを凸状にして置いた時に、その太陽電池素子12a、12bの上面の電極に、接続タブとして使用している3層クラッド材の厚みが上層の銅部分25より厚い下層の銅部分27を接続し、さらにその太陽電池素子12a、12bの下面の電極に、接続タブとして使用している3層クラッド材の厚みが下層の銅部分27より薄い上層の銅部分25を接続する構成であることで、つぎにような作用効果を奏する。   Therefore, when the warped solar cell elements 12a and 12b are placed in a convex shape, the thickness of the three-layer cladding material used as a connection tab on the electrode on the upper surface of the solar cell elements 12a and 12b is The lower copper portion 27 thicker than the upper copper portion 25 is connected, and the thickness of the three-layer clad material used as a connection tab is lower than that of the lower copper portion 27 on the electrodes on the lower surfaces of the solar cell elements 12a and 12b. With the configuration in which the thin upper copper portion 25 is connected, the following operational effects can be obtained.

すなわち、太陽電池素子12a、12bの接続タブ30をハンダ付けするときに、太陽電池素子12a、12bと接続タブ30の温度は、200℃近くにまで上昇し、ハンダ付け後の室温まで下がるが、この時、太陽電池素子12a、12bの受光面側の電極には3層クラッド材の厚みが上層の銅部分25より厚い下層の銅部分27が接続されており、下面の電極には接続タブとして使用している3層クラッド材の厚みが下層の銅部分27より薄い上層の銅部分25を接続されているので、3層クラッド材の上層の銅部分25と下層の銅部分27の厚みの差に起因して、太陽電池素子12a、12bのタブ付け前にある反りが矯正される。   That is, when soldering the connection tabs 30 of the solar cell elements 12a and 12b, the temperature of the solar cell elements 12a and 12b and the connection tab 30 rises to near 200 ° C. and decreases to the room temperature after soldering. At this time, the lower copper portion 27 in which the thickness of the three-layer clad material is thicker than the upper copper portion 25 is connected to the light receiving surface side electrodes of the solar cell elements 12a and 12b, and the lower electrode is connected as a connection tab. Since the upper copper portion 25 whose thickness of the three-layer clad material used is thinner than the lower copper portion 27 is connected, the difference in thickness between the upper copper portion 25 and the lower copper portion 27 of the three-layer clad material Due to this, the warpage before the tabs of the solar cell elements 12a and 12b are corrected.

このように太陽電池素子12a、12bの反りが矯正されるため、その結果、太陽電池モジュールの製造工程の工程中において、たとえば、減圧下で押圧するラミネートなどで太陽電池素子が割れが発生することが無くなり、その製造歩留りが向上し、また、反りに起因したクラックの発生も無くなり、完成した太陽電池モジュールの信頼性を向上させることができる。   Since the warpage of the solar cell elements 12a and 12b is corrected in this way, as a result, the solar cell element is cracked due to, for example, a laminate pressed under reduced pressure during the manufacturing process of the solar cell module. The manufacturing yield is improved, and the generation of cracks due to warpage is eliminated, so that the reliability of the completed solar cell module can be improved.

(例3)
上述の例2においては、裏面側が収縮するために受光面側が延び、反っている太陽電池素子を凸状にして置いた時に、上面が太陽電池素子の受光面側になった場合である。
(Example 3)
In Example 2 described above, the light receiving surface side extends because the back surface side contracts, and when the warped solar cell element is placed in a convex shape, the upper surface becomes the light receiving surface side of the solar cell element.

これに代えて、本例においては、その他の事例を示す。   Instead, other examples are shown in this example.

たとえば太陽電池素子の受光面側に設ける反射防止膜の収縮などで反っている太陽電池素子を凸状にして置いた時に、上面が太陽電池素子の裏面側になった場合でも、裏面に接続タブとして使用している3層クラッド材の厚みが上層の銅部分25より厚い下層の銅部分27を接続すればよい。   For example, when a solar cell element that is warped due to shrinkage of the antireflection film provided on the light receiving surface side of the solar cell element is placed in a convex shape, even if the upper surface becomes the back side of the solar cell element, a connection tab on the back surface It is only necessary to connect a lower copper portion 27 in which the thickness of the three-layer clad material used is higher than that of the upper copper portion 25.

以上のような例2と例3について、さらに詳述する。   Examples 2 and 3 will be further described in detail.

接続タブに関し、その好適例をつぎに述べる。   A preferred example of the connection tab will be described below.

本発明に係る上層の銅部分と下層の銅部分の銅の厚みが異なっている3層クラッド材においては、上層の銅部分25/コバール又はインバーから成る部分26/下層の銅部分27の層厚比率は、発明者等の種々の実験の結果、(1/1/2)〜(1/1/9)にするとよい。さらにこのような層厚比率において、総厚を0.1〜1.0mmの範囲にするのが望ましい。   In the three-layer clad material in which the copper thickness of the upper copper portion and the lower copper portion is different according to the present invention, the layer thickness of the upper copper portion 25 / the Kovar portion 26 / the lower copper portion 27 The ratio may be (1/1/2) to (1/1/9) as a result of various experiments by the inventors. Further, in such a layer thickness ratio, it is desirable that the total thickness is in the range of 0.1 to 1.0 mm.

すなわち、層厚比率の上層の銅部分25の厚みを、(1/1/2)の比率でもって、より大きくすると、太陽電池素子の接続タブとしてハンダ付けした時に、太陽電池素子の反りを抑える効果が期待できない。   That is, when the thickness of the upper copper portion 25 of the layer thickness ratio is increased by a ratio of (1/1/2), the warpage of the solar cell element is suppressed when soldered as a connection tab of the solar cell element. The effect cannot be expected.

また、層厚比率の上層の銅部分25の厚みを(1/1/9)の比率でもって、より小さくすると、ハンダ付け後に逆方向に反ってしまうことがある。   Further, if the thickness of the upper copper portion 25 of the layer thickness ratio is made smaller by a ratio of (1/1/9), it may be warped in the reverse direction after soldering.

さらにまた、総厚が0.1mmより小さくなると、総厚比率をどのようにしても太陽電池素子の反りを抑える効果が期待できない。   Furthermore, if the total thickness is smaller than 0.1 mm, the effect of suppressing the warpage of the solar cell element cannot be expected regardless of the total thickness ratio.

また、その電気抵抗が大きくなり、接続タブとして使用したときにこの部分の抵抗成分の増加により、その太陽電池モジュールの出力が低下する。   Moreover, the electrical resistance increases, and when used as a connection tab, the output of the solar cell module decreases due to an increase in the resistance component of this portion.

一方、総厚を1.0mmより大きくすると、太陽電池モジュールの製造工程で減圧下で押圧するラミネートにおいて、その接続タブの厚みのために太陽電池素子が割れたり、クラックが入ったりして太陽電池モジュールが不良となることがある。   On the other hand, when the total thickness is larger than 1.0 mm, in the laminate pressed under reduced pressure in the manufacturing process of the solar cell module, the solar cell element is cracked or cracked due to the thickness of the connection tab. Module may be defective.

このような3層クラッド材にメッキやディッピングにより片面約20〜70μm程度のハンダ層28、29を形成する。   Solder layers 28 and 29 having a surface of about 20 to 70 μm are formed on such a three-layer clad material by plating or dipping.

このハンダ層は表面の銅の酸化などにより点状にコートできない部分や切り出した場合の端面を除き、その表面、裏面の略全面にコートされる。   This solder layer is coated on substantially the entire surface of the front and back surfaces, except for the portions that cannot be coated in the form of dots due to the oxidation of copper on the surface or the end surfaces when cut out.

(接続タブを接続する装置)
図6は、本発明に係る太陽電池素子に接続タブを接続する装置を示したものである。
(Device to connect the connection tab)
FIG. 6 shows an apparatus for connecting a connection tab to a solar cell element according to the present invention.

同図において、12aは太陽電池素子、13は太陽電池素子受光面側のバスバー電極、15は太陽電池素子裏面側のバスバー電極、35は接続タブ、36は押しつけピン、37は熱風吹き出しノズルを表す。   In the figure, 12a is a solar cell element, 13 is a bus bar electrode on the light receiving surface side of the solar cell element, 15 is a bus bar electrode on the back side of the solar cell element, 35 is a connection tab, 36 is a pressing pin, and 37 is a hot air blowing nozzle. .

この装置を用いて接続タブを接続するプロセスは、以下のとおりである。   The process of connecting connection tabs using this device is as follows.

接続タブ35の太陽電池素子12a受光面側のバスバー電極13への取り付けは、取り付ける太陽電池素子12aのバスバー電極13の上へ接続タブ35を持ってくる。   Attachment of the connection tab 35 to the bus bar electrode 13 on the light receiving surface side of the solar cell element 12a brings the connection tab 35 onto the bus bar electrode 13 of the solar cell element 12a to be attached.

その後、押しつけピン36を下ろし、接続タブ35をバスバー電極13に押しつける。   Thereafter, the pressing pin 36 is lowered, and the connection tab 35 is pressed against the bus bar electrode 13.

そして、ノズル37から、400から500℃程度の熱風を数秒程度、上記の押しつけピン36で接続タブ35をバスバー電極13に押しつけている部分に吹き付け、接続タブ35のハンダとバスバー電極13のハンダを融かし、両者を接続する。   Then, hot air of about 400 to 500 ° C. is blown from the nozzle 37 to the portion where the connection tab 35 is pressed against the bus bar electrode 13 with the pressing pin 36 for several seconds, and the solder of the connection tab 35 and the solder of the bus bar electrode 13 are applied. Melt and connect both.

その後、ハンダが固化したら、押しつけピン36を上げる。太陽電池素子12aの裏面側バスバー電極15にも、同様に別の接続タブ35を接続する。   Thereafter, when the solder is solidified, the pressing pin 36 is raised. Similarly, another connection tab 35 is connected to the back side bus bar electrode 15 of the solar cell element 12a.

以上のようなプロセスを経て、太陽電池素子に接続タブが接続される。   The connection tab is connected to the solar cell element through the process described above.

つぎに太陽電池素子に接続タブが接続された太陽電池モジュールの構成や、その製造方法を述べる。   Next, a configuration of a solar cell module in which a connection tab is connected to the solar cell element and a manufacturing method thereof will be described.

(太陽電池モジュールの構造ならびの製法)
図7は本発明に係る太陽電池モジュールの太陽電池パネル部の構造の一例を示す図である。
(Solar cell module structure and manufacturing method)
FIG. 7 is a diagram showing an example of the structure of the solar cell panel portion of the solar cell module according to the present invention.

同図において、41は透光性基板、42は受光面側封止材、43は太陽電池素子、44は裏面側封止材、45は裏面材、46は接続タブである。   In the figure, 41 is a translucent substrate, 42 is a light receiving surface side sealing material, 43 is a solar cell element, 44 is a back surface side sealing material, 45 is a back surface material, and 46 is a connection tab.

以下、各部材を述べる。   Each member will be described below.

透光性基板41としては、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いられる。   As the translucent substrate 41, a substrate made of glass or polycarbonate resin is used.

ガラス板については、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられるが、一般的には厚さ3mm〜5mm程度の白板強化ガラスが使用される。   As the glass plate, white plate glass, tempered glass, double tempered glass, heat ray reflective glass and the like are used, but generally white plate tempered glass having a thickness of about 3 mm to 5 mm is used.

他方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂からなる基板を用いた場合には、厚みが5mm程度のものが多く使用される。   On the other hand, when a substrate made of a synthetic resin such as polycarbonate resin is used, a substrate having a thickness of about 5 mm is often used.

受光面側封止材42および裏面側封止材44は、エチレン−酢酸ビニル共重合体(以下、エチレン−酢酸ビニル共重合体をEVAと略す)から成り、厚さ0.4〜1mm程度のシート状形態のものが用いられる。これらはラミネート装置により減圧下で加熱加圧を行うことで、融着して他の部材と一体化する。   The light-receiving surface side sealing material 42 and the back surface side sealing material 44 are made of an ethylene-vinyl acetate copolymer (hereinafter, ethylene-vinyl acetate copolymer is abbreviated as EVA) and have a thickness of about 0.4 to 1 mm. A sheet-like form is used. These are fused and integrated with other members by applying heat and pressure under reduced pressure using a laminating apparatus.

EVAは、酸化チタンや顔料等を含有させ白色等に着色させてもよい。本発明に係る受光面側封止材42においては、着色させると太陽電池素子43に入射する光量が減少し、発電効率が低下する傾向にあり、望ましくは透明材にするとよい。   EVA may contain titanium oxide, a pigment, etc., and may be colored white. In the light-receiving surface side sealing material 42 according to the present invention, when it is colored, the amount of light incident on the solar cell element 43 tends to decrease and the power generation efficiency tends to decrease.

また、裏面側封止材44に用いるEVAは透明材により構成するとよいが、その他、太陽電池モジュールの周囲の設置環境に合わせて酸化チタンや顔料等を含有させ、これにより、白色等に着色させてもよい。   In addition, EVA used for the back surface side sealing material 44 may be composed of a transparent material. In addition, titanium oxide, pigment, or the like is contained in accordance with the installation environment around the solar cell module, thereby coloring white or the like. May be.

太陽電池素子43、接続タブ46は、前述したごとく、構造、形状を有する。   As described above, the solar cell element 43 and the connection tab 46 have a structure and a shape.

裏面材45は水分を透過しないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートやアルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト(PET)シートなどが用いられる。   The back material 45 is made of a weather-resistant fluorine-based resin sheet sandwiched with an aluminum foil so as not to transmit moisture, a polyethylene terephthalate (PET) sheet deposited with alumina or silica, or the like.

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法はつぎの通りである。   The manufacturing method of the solar cell module according to the present invention is as follows.

まず、透光性基板41、受光面側封止材42、接続タブ46を接続した太陽電池素子43、裏面側封止材44、裏面材45を重畳し、ラミネーターと呼ばれる装置にセットし、50〜150Pa程度の減圧下で100〜200℃程度の温度で、15〜60分間程度に加熱しながら加圧することにより一体化する。   First, the translucent substrate 41, the light-receiving surface side sealing material 42, the solar cell element 43 to which the connection tab 46 is connected, the back surface side sealing material 44, and the back surface material 45 are superposed and set in a device called a laminator. They are integrated by applying pressure while heating for about 15 to 60 minutes at a temperature of about 100 to 200 ° C. under a reduced pressure of about 150 Pa.

作成された太陽電池パネル部の裏面に、外部回路接続用のケーブルを具備した端子ボックス(不図示)を接着材などで取り付ける。   A terminal box (not shown) having a cable for connecting an external circuit is attached to the back surface of the created solar cell panel portion with an adhesive or the like.

さらに太陽電池モジュールとしての必要な強度や太陽電池モジュールを建物等に設置に必要なモジュール枠(不図示)を太陽電池パネル部の外周に嵌め込み、そのコーナー部をネジ止めして太陽電池モジュールが完成する。   Furthermore, the required strength as a solar cell module and a module frame (not shown) required for installing the solar cell module in a building or the like are fitted on the outer periphery of the solar cell panel, and the corner is screwed to complete the solar cell module. To do.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Many corrections and changes can be added within the range of this invention.

たとえば、太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、薄膜系太陽電池などでも適用可能であり、さらに接続タブや太陽電池素子の電極をコートしているハンダは鉛を含有した共晶ハンダなどの他に鉛フリーのハンダでもよい。さらに太陽電池素子の電極にハンダコート行わないものでも応用可能である。   For example, solar cell elements are not limited to crystalline solar cells such as single crystal and polycrystalline silicon, but can also be applied to thin film solar cells and the like, and further coated with connection tabs and solar cell element electrodes. The solder used may be lead-free solder in addition to eutectic solder containing lead. Furthermore, it is possible to apply a solar cell element without solder coating.

本発明の太陽電池モジュールの要部であり、太陽電池素子を接続タブを用いて、二つの太陽電池素子を直列に接続した状態を受光面側から観た場合の一例を示す平面図である。It is a principal part of the solar cell module of this invention, and is a top view which shows an example at the time of seeing the state which connected the solar cell element in series using the connection tab from the light-receiving surface side. 本発明に係る太陽電池素子を接続タブを用いて、二つの太陽電池素子を直列に接続した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which connected the solar cell element which connected the solar cell element which concerns on this invention in series using the connection tab. 本発明に係る接続タブとして使用する3層クラッド材の断面図である。It is sectional drawing of the 3 layer clad material used as a connection tab which concerns on this invention. 本発明に係る接続タブとして使用する他の3層クラッド材の断面図である。It is sectional drawing of the other 3 layer clad material used as a connection tab which concerns on this invention. 本発明に係る別の接続タブとして使用して太陽電池素子を直列に接続した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which used as another connection tab which concerns on this invention, and connected the solar cell element in series. 本発明に係る太陽電池素子に接続タブを接続する装置を示う概略図である。It is the schematic which shows the apparatus which connects a connection tab to the solar cell element which concerns on this invention. 本発明に係る太陽電池モジュールの要部を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the solar cell module which concerns on this invention. 太陽電池素子の基本構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the basic structure of a solar cell element.

符号の説明Explanation of symbols

1:太陽電池素子
2:シリコン基板
3:受光面側電極
4:裏面側電極
5:高濃度P層
11、30、35、46:接続タブ
12a、12b:太陽電池素子
13:受光面側バスバー電極
14:フィンガー電極
15:裏面側バスバー電極
20、25:上層の銅部分
21、26:コバール又はインバーから成る中間層部分
22、27:下層の銅部分
23、24、28、29:ハンダ層部分
36:押しつけピン
37:熱風吹き出しノズル
41:透光性基板
42:受光面側封止材
43:太陽電池素子
44:裏面側封止材
45:裏面材
1: Solar cell element 2: Silicon substrate 3: Light receiving surface side electrode 4: Back surface side electrode 5: High-concentration P layers 11, 30, 35, 46: Connection tabs 12a, 12b: Solar cell element 13: Light receiving surface side busbar electrode 14: Finger electrode 15: Back side bus bar electrode 20, 25: Upper copper portion 21, 26: Intermediate layer portion 22 made of Kovar or Invar, 27: Lower copper portion 23, 24, 28, 29: Solder layer portion 36 : Pressing pin 37: Hot air blowing nozzle 41: Translucent substrate 42: Light receiving surface side sealing material 43: Solar cell element 44: Back surface side sealing material 45: Back surface material

Claims (2)

透光性基板と裏面シートの間に充填材で封止し、接続タブにより電気的に接続した複数の太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールにおいて、前記接続タブが銅層とコバール層と銅層から成る3層クラッド材から成り、あるいは銅層とインバー層と銅層から成る3層クラッド材から成り、さらにこの接続タブの両主面に対し、その略全面にわたってハンダコートしたことを特徴とする太陽電池モジュール。 In a solar cell module in which a plurality of solar cell elements sealed with a filler between a light-transmitting substrate and a back sheet and electrically connected by a connection tab are arranged, the connection tab includes a copper layer, a kovar layer, and a copper layer. Or a three-layer clad material consisting of a copper layer, an invar layer, and a copper layer, and further solder-coated over substantially the entire surface of both main surfaces of the connection tab. Solar cell module. 前記3層クラッド材における一方の銅層と他の銅層との間にて、厚みが異なっていることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール。 2. The solar cell module according to claim 1, wherein a thickness is different between one copper layer and the other copper layer in the three-layer clad material.
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