JP2006080217A - 太陽電池及び太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池セル及び太陽電池モジュールにおける抵抗損失の低減の為にインターコネクタの厚みを厚くしても、太陽電池モジュールの製造過程で、太陽電池セルの半導体基板に大きな反りが生じたり、セル割れや電極剥がれ等が発生したりするのを防止でき、製造歩留りの低下を防止できると共に、抵抗損失を低減してＦ．Ｆ．（フィルファクター：光電変換効率）を向上した太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】複数の太陽電池セル１０が配列されていると共に、互いに隣接する太陽電池セル１０がインターコネクタ７によって接続されている太陽電池モジュールにおいて、インターコネクタ７に、凹凸部８と平坦部９ａとを交互に複数回形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は太陽電池、及び、太陽電池モジュールに関し、詳しくは、太陽電池セルの表面に備えられた集電電極にインターコネクタを接続した太陽電池、及び、インターコネクタによって複数の太陽電池セルを接続した太陽電池モジュールに関する。

太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを接続して形成されている。この太陽電池モジュールに使用される従来の太陽電池セルは、図７〜図１０に示すように、半導体基板１１とその表裏に備えられた集電電極１５，１６とで構成されている。太陽電池セル２０に用いられる半導体基板１１には、Ｎ型領域１２とＰ型領域１３が形成され、Ｎ型領域１２とＰ型領域１３との界面部分に半導体接合部１４が形成されている。又、Ｎ型領域１２の表面上には表面の集電電極１５が、Ｐ型領域１３の表面上には裏面の集電電極１６が設けられている。表面の集電電極１５は、グリッド状のフィンガー部１５ｂ、及び、インターコネクタ１７を接続するバスバー部１５ａで構成されている。又、裏面の集電電極１６は、インターコネクタ７を接続するための銀電極（不図示）、及び、該銀電極を除く裏面のほぼ全面に形成された集電用のアルミニウム電極（不図示）で構成されている。

従来の太陽電池モジュールでは、複数の太陽電池セル２０の接続には、図７〜図１０に示すようなインターコネクタ１７が用いられている。インターコネクタ１７は、両端に電極接触部１７ａ，１７ｂを備えており、平角状の銅箔やインバール（鉄とニッケルの合金）等で形成され、その表面全体がハンダで被覆されている。このインターコネクタ１７を用いて、図９に示すように、複数の太陽電池セル２０が接続されている。即ち、一方の電極接触部１７ａが、太陽電池セル２０の表面の集電電極１５のバスバー部１５ａ上の略全長にわたって配設され、その複数箇所をバスバー部１５ａと接合することによって表面の集電電極１５のバスバー部１５ａに接続されている。又、他方の電極接触部１７ｂが、裏面の集電電極１６にハンダ付けにて接続されている。

図７及び図８に示すように、インターコネクタ１７の一方の電極接触部１７ａが、太陽電池セル２０の表面の集電電極１５のバスバー部１５ａに接続されたものを、本明細書では、太陽電池と称する。つまり、太陽電池モジュールは、図９及び図１０に示すように、配列された太陽電池において、互いに隣接する一方の太陽電池の表面に接続されたインターコネクタ１７の他方の電極接触部１７ｂが、互いに隣接する他方の太陽電池の、裏面の集電電極１６に接続されることにより形成されているのである。このような太陽電池モジュールは、種々のものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の太陽電池装置は、インターコネクタとして、撚り線を使用したものである。
特開平１１−２５１６１３号公報

上述したように、太陽電池の製造過程では、インターコネクタの電極接触部を太陽電池セルの集電電極に接続するのに、ハンダ付けが用いられる。このハンダ付けの際、ハンダ付けの熱により、インターコネクタの電極接触部及び太陽電池セルの集電電極の温度が上昇し、この上昇した温度が常温に戻る際に、太陽電池セルを構成している半導体基板に圧縮応力が印加されることは、周知の事実である。

ところで、従来の太陽電池モジュールでは、インターコネクタにおける抵抗損失のため、太陽電池モジュールを構成する一つ一つの太陽電池セルの出力を犠牲にしており、太陽電池モジュールの出力としては、それらを構成する太陽電池セルの出力に見合うだけの十分な出力が得られていないという重大な問題があった。それに加えて、今後の太陽電池モジュールの出力向上とコスト低減のためには、太陽電池セルの面積増大が効果的であるが、太陽電池セルの面積を増大すると、発生する電流が増大するのみならず、表面の集電電極が長くなるので、インターコネクタにおける抵抗損失はさらに増大し、事態はさらに深刻化するという問題があった。この解決策としては、インターコネクタの断面積を増加する方法が考えられ、この断面積を増加する方法として、インターコネクタの表面積を増大させる方法がある。しかし、インターコネクタの表面積を増大させると、太陽電池セルの表面における受光面積が減少して出力が減少するという問題が生じる。そこで、インターコネクタの断面積を増加するには、インターコネクタの厚みを厚くするよりほかに方法がない。

ところが、インターコネクタの厚みを厚くすると、以下にあげる２つの要因から、半導体基板に印加される上述した圧縮応力が増大する。第１に、インターコネクタの厚みを厚くするとインターコネクタの断面積が増加するので、その圧縮応力は厚みに応じて大きくなる。第２に、太陽電池モジュールの製造過程で、表面の集電電極とインターコネクタとの溶着の際に、ホットエアーやリフロー、ハンダ鏝等の熱が、表面の集電電極のハンダまで伝わりにくくなる。そのため、表面の集電電極とインターコネクタとの溶着に時間がかかることから、熱膨張によりインターコネクタの伸びが大きくなり、半導体基板に印加される圧縮応力が増大する。このように、インターコネクタの厚みを厚くすると、上述した圧縮応力が増大するので、半導体基板に大きな反りが発生し、セル割れや電極剥がれ等を誘発して製造歩留りが低下するという問題があった。

この点に関し、特許文献１に記載の太陽電池装置は、インターコネクタとして、撚り線を用いており、上記の問題におけるひとつの解決策ではあるが、撚り線であっても全体として直線状の一本の電線であることに変わりはなく、その効果は、小規模な程度に留まるといわざるを得ない。つまり、集電電極とインターコネクタとの間に隙間が無い為、例えば、表面全体をハンダで被覆した撚り線を用いたインターコネクタを使用すると、表面全体をハンダで被覆している集電電極にインターコネクタを溶着する際、ホットエアーやリフロー、ハンダ鏝等の熱により膨張した撚り線が、膨張したままの状態で表面の集電電極に固定されてしまう。すると、本来、加熱により上昇した温度が下がって撚り線が収縮する際に、撚り線がほどけることによる撚り線の伸びによって、半導体基板の反りを低減する効果を出すはずの撚り線が、固定されてしまってほどけない。そこで、撚り線を用いたインターコネクタによる半導体基板の反りを低減する効果は激減され、結局、撚り線が収縮する際に半導体基板に反りを生じさせてしまう。即ち、撚り線が半導体基板の反りを低減する効果を発揮する前に、ハンダによって撚り線が太陽電池セルの表面の集電電極に固定されてしまうので、半導体基板の反りを低減する効果はほとんど無くなってしまうのである。従って、撚り線をインターコネクタに用いようとすると、集電電極に接触する部分のみにハンダを被覆した特殊な構造のインターコネクタを用いなければならず、インターコネクタ製作に余分な工程が必要となり、コストも増大してしまう。又、そもそも、撚り線をインターコネクタに加工する工程自体が複雑であり、手間がかかることになる。

そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、太陽電池セルの面積増大に伴って抵抗損失の低減の為にインターコネクタの厚みを厚くしても、太陽電池モジュールの製造過程で、太陽電池セルの半導体基板に大きな反りが生じたり、セル割れや電極剥がれ等が発生したりするのを防止でき、製造歩留りの低下を防止できると共に、抵抗損失を低減してＦ．Ｆ．（フィルファクター：光電変換効率）を向上した太陽電池モジュールを提供することを目的としている。

上記の問題を解決するためになされた本発明の太陽電池は、集電電極が形成された太陽電池セルを有し、太陽電池セルの集電電極にインターコネクタが接続された太陽電池において、インターコネクタに、凹凸部と平坦部とが交互に複数回形成されていることを特徴としている。

又、本発明の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルが配列されていると共に、互いに隣接する太陽電池セルがインターコネクタによって接続されている太陽電池モジュールにおいて、インターコネクタに、凹凸部と平坦部とが交互に複数回形成されていることを特徴としている。

上記の各太陽電池や太陽電池モジュールは、インターコネクタに複数の凹凸部が形成されている。そのため、太陽電池モジュールの製造過程における加熱冷却に際して、この凹凸部分の熱による伸縮が、凹凸方向に沿っては生じやすく、太陽電池セルの表面と平行な方向には生じにくい。そのため、抵抗損失の低減の為にインターコネクタの厚みを厚くすることに伴い、インターコネクタの断面積の増加により、圧縮応力が厚みに応じて大きくなっても、或いは、表面電極とインターコネクタとの溶着に時間がかかって熱膨張によりインターコネクタの伸びが大きくなっても、インターコネクタが太陽電池セルの表面と平行な方向に伸縮するのを抑えることができる。従って、太陽電池モジュールの製造過程で、太陽電池セルの半導体基板に大きな反りが生じたり、セル割れや電極剥がれ等が発生したりするのを防止することができる。

又、上記の各太陽電池や太陽電池モジュールは、インターコネクタの相隣接する凹凸部間に平坦部が挿入されて形成されているので、この平坦部を集電電極の上面に接着することにより、インターコネクタを集電電極にしっかり固定することができると共に、インターコネクタが集電電極の強度を補強する役割を果たすので、集電電極の強度を増強することができる。又、インターコネクタにこの平坦部が存在することにより、インターコネクタを真空吸着して搬送することが可能となり、太陽電池モジュールの生産性を向上することができる。

又、上記の太陽電池や太陽電池モジュールにおいて、インターコネクタの凹凸部は、頂部が丸みを帯びた１個の突起でなる突起形状部が単独で形成され、又は、複数の前記突起形状部が相隣接する該突起形状部間に直線形状部を挿入して形成されるようにするのが好ましい。

このように、複数の突起形状部が相隣接する該突起形状部間に直線形状部を挿入して形成されていると、この直線形状部を集電電極の上面に接着することにより、上記の平坦部と同様、インターコネクタを集電電極にしっかり固定することができると共に、インターコネクタが集電電極の強度を補強する役割を果たすので、集電電極の強度をさらに増強することができる。

又、突起形状部は、該突起形状部の頂部が丸みを帯びるように形成されるので、油圧プレスを用いてインターコネクタを成型する際に、成型されたインターコネクタが型に引っ掛かってくるまってしまうようなこともなく、太陽電池や太陽電池モジュールの生産性が低下するのを抑制することができる。

又、上記の太陽電池や太陽電池モジュールにおいて、インターコネクタの凹凸部の直線形状部は、該凹凸部の突起形状部の底部の幅よりも長く、平坦部の長さよりも短く形成されるようにするのが好ましい。

このようにすることにより、凹凸部の突起形状部による上述した半導体基板の反りを低減する効果を維持しつつ、インターコネクタを集電電極にしっかり固定することができると共に、集電電極の強度を増強することができる。

又、上記の太陽電池や太陽電池モジュールにおいて、インターコネクタの凹凸部の突起形状部は、該突起形状部の底部の幅が該突起形状部の高さの略４倍となるように形成されるようにするのが好ましい。

このようにすることにより、太陽電池モジュールの製造過程における加熱冷却に際して、凹凸部の突起形状部の伸縮を、突起方向に沿って効果的に生じさせることができるので、インターコネクタが太陽電池セルの表面と平行な方向に伸縮するのを効果的に抑えることができ、上述した半導体基板の反りを効果的に低減することができる。

又、上記の太陽電池や太陽電池モジュールにおいて、インターコネクタは、太陽電池セルの集電電極の両端部上面と接着する部分が平坦に形成されるようにするのが好ましい。このようにすることにより、この平坦な部分を用いて、インターコネクタを太陽電池セルの表面や裏面にしっかりと固着することができる。

上述した太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル及びインターコネクタを、透明基板と裏面カバーとの間に挟んで太陽電池モジュールを構成することができる。このようにすることにより、太陽電池セルの表面や裏面を保護することができる。

本発明によれば、インターコネクタに複数の凹凸部が形成されている。そのため、太陽電池モジュールの製造過程における加熱冷却に際して、この凹凸部分の熱による伸縮が、凹凸方向に沿っては生じやすく、太陽電池セルの表面と平行な方向には生じにくい。そのため、抵抗損失の低減の為にインターコネクタの厚みを厚くすることに伴い、インターコネクタの断面積の増加により、圧縮応力が厚みに応じて大きくなっても、或いは、表面電極とインターコネクタとの溶着に時間がかかって熱膨張によりインターコネクタの伸びが大きくなっても、インターコネクタが太陽電池セルの表面と平行な方向に伸縮するのを抑えることができる。従って、太陽電池モジュールの製造過程で、太陽電池セルの半導体基板に大きな反りが生じたり、セル割れや電極剥がれ等が発生したりするのを防止することができる。そのため、製造歩留りの低下を防止できると共に、インターコネクタを厚くすることができることから、太陽電池モジュールの抵抗損失を低減してＦ．Ｆ．を高めることができる。

又、インターコネクタの相隣接する凹凸部間に平坦部が挿入されて形成されるので、この平坦部を集電電極の上面に接着することにより、インターコネクタを集電電極にしっかり固定することができると共に、インターコネクタが集電電極の強度を補強する役割を果たすので、集電電極の強度を増強することができる。又、インターコネクタに平坦部が存在することにより、インターコネクタを真空吸着して搬送することが可能となり、太陽電池モジュールの生産性を向上することができる。

又、インターコネクタの凹凸部は、複数の突起形状部が相隣接する該突起形状部間に直線形状部を挿入して形成されるので、この直線形状部を集電電極の上面に接着することにより、上記の平坦部と同様、インターコネクタを集電電極にしっかり固定することができると共に、インターコネクタが集電電極の強度を補強する役割を果たすので、集電電極の強度をさらに増強することができる。

又、突起形状部は、該突起形状部の頂部が丸みを帯びるように形成されるので、油圧プレスを用いてインターコネクタを成型する際に、成型されたインターコネクタが型に引っ掛かってくるまってしまうようなこともなく、太陽電池や太陽電池モジュールの生産性が低下するのを抑制することができる。

又、上記の凹凸部の直線形状部は、該凹凸部の突起形状部の底部の幅よりも長く、平坦部の長さよりも短く形成されるので、凹凸部の突起形状部による上述した半導体基板の反りを低減する効果を維持しつつ、インターコネクタを集電電極にしっかり固定できると共に、集電電極の強度を増強することができる。

又、上記の凹凸部の突起形状部は、該突起形状部の底部の幅が該突起形状部の高さの略４倍となるように形成されるので、太陽電池モジュールの製造過程における加熱冷却に際して、凹凸部の突起形状部の伸縮を、突起方向に沿って効果的に生じさせることができ、インターコネクタが太陽電池セルの表面と平行な方向に伸縮するのを効果的に抑えることができる。従って、上述した半導体基板の反りを効果的に低減することができる。

以下、本発明の実施の形態における太陽電池、及び、太陽電池モジュールについて、図面を参照して詳しく説明する。図１は、本実施形態における太陽電池の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は、本実施形態における太陽電池モジュールの断面図である。本実施形態において、太陽電池は、１個の太陽電池セル１０に１個のインターコネクタ７を接続して構成されている。又、太陽電池モジュールは、配列された複数の太陽電池セル１０を、インターコネクタ７を用いて直列接続して構成されている。即ち、太陽電池モジュールは、複数の上記太陽電池を配列し、太陽電池の表面に一端７ａが接続されたインターコネクタ７の他端７ｂを、隣接する太陽電池の裏面に接続することにより構成されている。

図１〜図３において、本実施形態の太陽電池及び太陽電池モジュールに用いられる太陽電池セル１０は、半導体基板１と、その表裏に形成される表面の集電電極５及び裏面の集電電極６とで構成されている。

半導体基板１は、一辺が１５５ｍｍ程度の正方形状で、厚みが０．２４ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン等のＰ型シリコン基板で形成されている。このＰ型シリコン基板の表層にはＰ／Ｎ接合が形成される。このＰ／Ｎ接合の形成は、具体的には、Ｎ型の不純物を含む溶液をＰ型シリコン基板の表面に塗布するか、あるいは、このＰ型シリコン基板を気相中に置いて、８００〜９００℃程度でその表面からＮ型の不純物を熱拡散させることにより、Ｐ型シリコン基板の表層に不純物拡散層を形成することで行なわれる。こうして形成されたＮ型拡散面を、太陽電池セル１０の受光面である表面とし、不拡散面を裏面とする。即ち、半導体基板１内にＮ型領域２とＰ型領域３が形成され、Ｎ型領域２とＰ型領域３との界面部分に半導体接合部４が形成されている。受光面である表面には、金属酸化物等の反射防止膜を形成しておくことが望ましい。尚、この半導体基板１は、シリコン以外に単結晶ガリウム砒素等で形成してもよい。

上記の半導体基板１には、図１〜図３に示すように、Ｎ型領域２の表面上に表面の集電電極５が形成され、Ｐ型領域３の表面上に裏面の集電電極６が形成されている。表面の集電電極５は、グリッド状のフィンガー部５ｂと、インターコネクタ７を接続するバスバー部５ａとで構成されている。

これらの表面の集電電極５及び裏面の集電電極６は、具体的には、次のようにして形成される。即ち、電極形成工程において、上記の半導体基板１の受光面にはグリッド状に、裏面には略全面に、金属またはそれに準じる物質を各集電電極としてパタ−ニングし、真空蒸着法やスクリ−ン印刷法を用いて各集電電極を形成する。表面の集電電極５は、上述したように、インターコネクタ７を接続するためのバスバー部５ａと、これに交差するように分岐して形成されるグリッド状のフィンガー部５ｂとで構成される。バスバー部５ａは、半導体基板１の略全面を横切るようにして２本平行に形成され、フィンガー部５ｂは、バスバー部５ａと直角に交差するようにして複数本が基板１の略全長にわたって形成される。バスバー部５ａの幅は、例えば２ｍｍ程度であり、フィンガー部５ｂの幅は、例えば０．２ｍｍ程度である。この表面の集電電極５は、例えば、銀粉末、ガラスフリット、結合剤、及び、溶剤等から成るペーストをスクリーン印刷して７００〜８００℃程度の温度で焼き付け、全体をハンダ層で被覆することにより形成される。

又、裏面の集電電極６は、インターコネクタ７を接続するための銀電極（不図示）と、それを除くほぼ全面に形成された集電用のアルミニウム電極（不図示）とで構成され、銀電極はハンダ層で被覆されている。

上述したように、上記の太陽電池セル１０にインターコネクタ７を接続して、図１及び図２に示すような太陽電池が形成される。この太陽電池を複数個配列して直列接続することにより、図３に示すような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おける太陽電池セル１０相互の間隔は、２〜３ｍｍ程度である。

インターコネクタ７は、幅が２ｍｍで厚さが０．３ｍｍの銅線またはインバール線で形成されており、図２、図３に示すように、セル間部７ｃを間に挟んで一方の電極接触部７ａと他方の電極接触部７ｂとで構成されている。一方の電極接触部７ａは太陽電池セル１０の表面の集電電極５のバスバー部５ａに接続され、他方の電極接触部７ｂは、太陽電池セル１０の裏面の集電電極６に接続されている。インターコネクタ７の側面から見た全体の形状は、一方の電極接触部７ａが他方の電極接触部７ｂよりも高い位置にある階段形状である。

上記の一方の電極接触部７ａと他方の電極接触部７ｂは、図２〜図４に示すように、凹凸部８と平坦部９ａとで構成されている。これらの凹凸部８と平坦部９ａは、複数の凹凸部８の間に平坦部９ａが挿入されて形成されている。即ち、凹凸部８と平坦部９ａとが交互に形成されている。この内、平坦部９ａは、図４に示すように、平坦な平板形状をしている。

凹凸部８は、図４に示すように、突起形状部８ａと直線形状部８ｂとで構成されている。この突起形状部８ａと直線形状部８ｂは、１個の突起でなる突起形状部８ａを複数個、相隣接する該突起形状部８ａ間に直線形状部８ｂを挿入して配列した状態で形成されている。即ち、突起形状部８ａと直線形状部８ｂとが交互に形成されている。本実施形態では、凹凸部８は複数の突起形状部８ａで形成されているが、１個の突起形状部８ａのみで直線形状部８ｂを用いずに形成してもよい。

突起形状部８ａは、図５に示すように、頂部が丸みを帯びた三角形状で、頂部は上向きに膨らんだ曲率半径ｒが０．１ｍｍ程度の円弧状であり、裾部は下向きに膨らんだ円弧状である。この突起形状部８ａの高さＨは０．４ｍｍ、底部の両裾部間の幅Ｗ１は１．５ｍｍである。直線形状部８ｂは、平坦部９ａと同様、平坦な平板形状をしている。尚、インターコネクタ７の厚さｔは、上述の通り０．３ｍｍである。

１つの凹凸部８は、図４に示すように、４個の突起形状部８ａと３個の直線形状部８ｂとで構成されている。１つの凹凸部８を構成する突起形状部８ａの個数は、これには限られないが、その合計個数は、インターコネクタ７の電極接触部７ａ，７ｂのそれぞれに付、２０個〜４０個、従って、１本のインターコネクタ７では、４０個〜８０個とするのが一つの目安である。又、１つの凹凸部８を構成する突起形状部８ａの個数は、図６に示すように、個々の凹凸部８によって異なる個数としてもよい。

又、電極接触部７ａ，７ｂに形成する凹凸部８の個数は、電極接触部７ａ，７ｂのそれぞれに対して同じ個数としてよいが、これには限られず、例えば、一方の電極接触部７ａに５個、他方の電極接触部７ｂに６個と、異なるようにしてもよい。この場合、１個の凹凸部８を構成する突起形状部８ａの個数を、一方の電極接触部７ａと他方の電極接触部７ｂとで異なるようにしてもよく、或いは、平坦部９ａの長さを、一方の電極接触部７ａと他方の電極接触部７ｂとで異なるようにしてもよい。

又、図４では、複数の突起形状部８ａのピッチＰは、３．５ｍｍであるので、直線形状部８ｂの長さＷ２は、２ｍｍである。即ち、直線形状部８ｂは、この直線形状部８ｂの長さＷ２が突起形状部８ａの底部の両裾部間の幅Ｗ１よりも長くなるように形成されている。又、直線形状部８ｂは平坦部９ａよりも短く形成されており、平坦部９ａと区別することができる。

又、電極接触部７ａ，７ｂがそれぞれ表面の集電電極５、裏面の集電電極６の両端部上面と接着するエッジ部９ｂは、図２〜図４に示すように、平坦な形状で形成されている。

又、上述した凹凸部８と平坦部９ａとは、略同じ長さとなるように形成される。しかし、必ずしも、このようにする必要はなく、例えば、凹凸部８の長さと平坦部９ａの長さとの割合を、表面の集電電極５と裏面の集電電極６における状況に合わせて、表面の集電電極５では８対７とし、裏面の集電電極６では１０対１１として、相異なるようにしてもよい。この場合も、インターコネクタ７の電極接触部７ａ，７ｂに形成された全ての凹凸部８の長さを積算した値と、同じく全ての平坦部９ａの長さを積算した値とが略等しくなるようにして、凹凸部８と平坦部９ａを形成するのが望ましい。

インターコネクタ７の具体的な製造方法としては、まず、所望の組成のハンダ浴に幅が２ｍｍで厚さが０．３ｍｍの銅線またはインバール線を浸漬し、一定速度で巻取り引き出す。そして、この表面にハンダを被覆したインターコネクタ７を屈曲させて、上述した突起形状部８ａと直線形状部８ｂとでなる凹凸部８、平坦部９ａ及びエッジ部９ｂで構成される電極接触部７ａ，７ｂを形成する。

又、インターコネクタ７のセル間部７ｃは、図２、図３に示すような形状をしたストレスリリースを形成する。ストレスリリースとは、予めインターコネクタに形成したクランク形状の構成部分であり、インターコネクタに加わる種々の応力等のストレスを、影響の少ない方向に逃がすことにより緩和させる機能を有している。このストレスリリースは、太陽電池セルの配列方向に、太陽電池セルの厚さ程度の長さとなるように形成する。

そして、上記のインターコネクタ７を太陽電池セル１０に接続して太陽電池を形成する。即ち、図１〜図３に示すように、インターコネクタ７の一方の電極接触部７ａに形成されている平坦部９ａ、直線形状部８ｂ及びエッジ部９ｂを、太陽電池セル１０のバスバー部５ａの表面に接触させてハンダで接着する。

この接着は、具体的には次のようにして行なわれる。まず、表面全体がハンダで被覆されたインターコネクタ７の一方の電極接触部７ａを、太陽電池セル１０の同じくハンダで被覆されたバスバー部５aに接するようにセットする。その上で、インターコネクタ７全体に４００℃程度の熱風を吹き付け、相互に接触している部分のハンダ同士をいったん融解させた後、冷却・固化することでインターコネクタ７と太陽電池セル１０とを一体化させる。

上記のようにして形成された図２に示すような太陽電池を複数個用いて、図３に示すような太陽電池モジュールを形成する。即ち、まず、インターコネクタ７の一方の電極接触部７ａが表面に取り付けられた複数個の太陽電池セル１０を配列する。そして、インターコネクタ７の、他方の電極接触部７ｂに形成されている平坦部９ａ、直線形状部８ｂ及びエッジ部９ｂを、隣接する太陽電池セル１０の裏面の集電電極６の表面に接触させてハンダで接着する。

この接着は、具体的には次のようにして行なわれる。まず、太陽電池セル１０のバスバー部５aに取り付けられており、表面全体がハンダで被覆されたインターコネクタ７の他方の電極接触部７ｂを、隣接する太陽電池セル１０の同じくハンダで被覆された裏面の集電電極６に接するようにセットする。その上で、インターコネクタ７全体に４００℃程度の熱風を吹き付け、相互に接触している部分のハンダ同士をいったん融解させた後、冷却・固化することでインターコネクタ７と太陽電池セル１０とを一体化させ、太陽電池モジュールを形成する。

尚、太陽電池セル１０にインターコネクタ７を接着する方法としては、上記の方法の他、リフロー方式、或いは、ハンダ鏝を用いた手付けによる方法等もある。リフロー方式とは、ハンダを融解させる際に熱風を吹き付ける代わりに、高温に熱したＳＵＳの板でインターコネクタ7と太陽電池セル１０とを挟み込み、ハンダを融解させる方法である。

一般に、太陽電池モジュールでは、太陽電池セルの表面や裏面を保護する必要があることから、太陽電池モジュール製品としては、上述したインターコネクタを備えた複数の太陽電池セルを、透明基板と裏面カバーとの間に挟んで太陽電池モジュールを構成する。この場合に、例えば、ガラス板等の透明板と裏面カバーとの間に、太陽電池セルの受光面である表面を透明基板に向けて挟み、透明な充填材料と裏面コートでインターコネクタを備えた複数の太陽電池セルを封入するスーパーストレート方式が一般に用いられる。ここで透明な充填剤としては、光透過率の低下の少ないＰＶＢ（ポリビニルブチロール）や耐湿性に優れたＥＶＡ（エチレンビニルアセタート）等が用いられる。

上記の太陽電池モジュールでは、インターコネクタ７に突起形状部８ａを有する複数の凹凸部８が形成されている。そのため、太陽電池モジュールの製造過程における加熱冷却に際して、この突起形状部８ａの熱による伸縮が、突起方向に沿っては生じやすく、太陽電池セル１０の表面と平行な方向には生じにくい。そこで、抵抗損失の低減の為にインターコネクタ７の厚みを厚くすることに伴い、インターコネクタ７の断面積の増加により、圧縮応力が厚みに応じて大きくなっても、或いは、表面電極５，６とインターコネクタ７との溶着に時間がかかって熱膨張によりインターコネクタ７の伸びが大きくなっても、インターコネクタ７が太陽電池セル１０の表面と平行な方向に伸縮するのを抑えることができる。従って、太陽電池モジュールの製造過程で、太陽電池セル１０の半導体基板１に大きな反りが生じたり、セル割れや電極剥がれ等が発生したりするのを防止することができる。そのため、製造歩留りの低下を防止できると共に、インターコネクタを厚くすることができることから、太陽電池モジュールの抵抗損失を低減してＦ．Ｆ．を高めることができる。

又、上記の太陽電池モジュールは、インターコネクタ７の相隣接する凹凸部８間に平坦部９ａが挿入されて形成されているので、この平坦部９ａを集電電極５，６の上面に接着することにより、インターコネクタ７を集電電極５，６にしっかり固定することができると共に、インターコネクタ７が集電電極５，６の強度を補強する役割を果たすので、集電電極５，６の強度を増強することができる。又、インターコネクタ７にこの平坦部９ａが存在することにより、真空吸着して搬送することが可能となり、太陽電池モジュールの生産性を向上することができる。

又、上記の太陽電池モジュールでは、インターコネクタ７の凹凸部８は、複数の突起形状部８ａが相隣接する該突起形状部８ａ間に直線形状部８ｂを挿入して形成されているので、この直線形状部８ｂを集電電極７ａ，７ｂの上面に接着することにより、上記の平坦部９ａと同様、インターコネクタ７を集電電極７ａ，７ｂにしっかり固定することができると共に、インターコネクタ７が集電電極７ａ，７ｂの強度を補強する役割を果たすので、集電電極７ａ，７ｂの強度をさらに増強することができる。

又、エッジ部９ｂは、平坦な形状であるので、この平坦な部分を用いて、インターコネクタ７を太陽電池セルの集電電極７ａ，７ｂにしっかりと固着することができる。

又、上記の太陽電池モジュールでは、直線形状部８ｂの長さＷ２が、突起形状部８ａの底部の両裾部間の幅Ｗ１よりも長くなるように直線形状部８ｂが形成されているので、凹凸部８の突起形状部８ａによる上述した半導体基板の反りを低減する効果を維持しつつ、インターコネクタを集電電極にしっかり固定することができると共に、集電電極の強度を増強することができる。

又、上記の本実施形態における太陽電池モジュールでは、インターコネクタ７のセル間部７ｃにストレスリリースが形成されている。従って、複数の太陽電池を配列する際、或いは、配列した複数の太陽電池を透明な充填剤により透明基板と裏面カバーの間に封入する際等に、インターコネクタ７が太陽電池セルのエッジを押さえつけることによってインターコネクタ７に生じる応力を逃がすことができる。そのため、インターコネクタ７が太陽電池セル１０のエッジを押さえつけることによって発生するセル割れ、かけ等を大幅に低減することができる。又、熱膨張によりインターコネクタ７の伸びが大きくなっても、インターコネクタ７が太陽電池セル１０の配列方向に伸縮するのを抑えることができる。そのため、太陽電池モジュールの製造過程で、太陽電池セル１０の半導体基板１に大きな反りが生じたり、セル割れや電極剥がれ等が発生したりするのを防止することができる。さらに、太陽電池モジュールが完成した後に、直射日光等によってインターコネクタが熱膨張しても、或いは、表面の透明基板と裏面カバーとの間の透明な充填材料の伸縮が起こっても、インターコネクタ７が太陽電池セル１０の配列方向に伸縮するのを抑えることができる。そのため、太陽電池モジュールの信頼性を高め、寿命を延ばすことができる。

又、上記の本実施形態における太陽電池、又は、太陽電池モジュールでは、インターコネクタ７のセル間部７ｃには、ストレスリリースを形成しているが、セル間部７ｃの形状としてはこれには限られず、例えば、直線形状としてもよい。

本実施形態では、上述したように、インターコネクタ７の電極接触部７ａ，７ｂに、突起形状部８ａ及び直線形状部８ｂで構成される凹凸部８と平坦部９ａとが形成されている。発明者は、このような構成案を導き出す過程で、さまざまな試行を行なっており、次にこの試行内容について説明する。

この試行内容は、一辺が１５５ｍｍ程度の正方形状で、厚みが０．２４ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン等のＰ型シリコン基板でなる半導体基板と、幅２ｍｍのインターコネクタとを用いて構成される太陽電池モジュールに関するものである。

この太陽電池モジュールに関し、前述した課題を解決するために、まず、試行１として、インターコネクタの厚さを０．３ｍｍとし、インターコネクタの電極接触部に凹凸部として、ピークツーピークの高さが０．４ｍｍ、ピッチが３．５ｍｍの連続したサインカーブを形成した。このインターコネクタを半導体基板に取り付けると、半導体基板に反りが生じた。電極接触部に形成された、ピークツーピークの高さが０．４ｍｍ、ピッチが３．５ｍｍの連続したサインカーブは、高さ０．４ｍｍで底辺の裾部間の幅が、３．５ｍｍの頂部が丸みを帯びた三角波形に近い凸状波形とみなせる。この凸状波形は、底辺の両裾部間の幅が高さの約９倍近くあり、そのため、高さに比べて底辺の両裾部間の幅が長すぎ、インターコネクタに加えられる熱によるインターコネクタの伸縮が、凹凸方向に沿っては生じにくく、太陽電池セルの表面と平行な方向には生じやすいと考えられる。そのため、試行１では、半導体基板に反りが生じたと思われる。又、この試行１では、電極接触部に連続したサインカーブを形成したため、インターコネクタと集電電極との接着がピンポイントとなり、接着が弱くなるという不具合も生じた。

そこで、インターコネクタの構成を、上述した本実施形態の構成とした。この本実施形態ではインターコネクタ７の厚さを０．３ｍｍとしても、半導体基板１に反りは生じず、又、インターコネクタ７と集電電極５，６との接着強度も確保することができた。これは、上述した本実施形態の構成では、突起形状部８ａの高さＨが０．４ｍｍ、底部の両裾部間の幅Ｗ１は１．５ｍｍであり、試行１と異なり、突起形状部８ａの底部の両裾部間の幅Ｗ１は、高さＨの約４倍であり、インターコネクタ７に加えられる熱によるインターコネクタ７の伸縮が、凹凸方向に沿っては生じやすく、太陽電池セル１の表面と平行な方向には生じにくいからであると考えられる。

この結果からは、電極接触部に形成する凹凸部としては、凸状波形の底辺の両裾部間の幅の高さに対する倍率が低いほど効果的であるように見える。そこで、次に、試行２として、インターコネクタの厚さを０．３ｍｍとし、インターコネクタの電極接触部に、本実施形態の突起形状部８ａにおけるのと同様の形状で、高さが０．４ｍｍ、底部の両裾部間の幅が１．０ｍｍの凸状波形を形成した。しかし、この形成を、油圧プレスを用いて行なう際、成型されたインターコネクタが型に引っ掛かってくるまってしまい、そのままでは、太陽電池セルの集電電極に接着することができないという不具合が発生した。

そのため、太陽電池モジュールの生産性を考慮すると、試行２のインターコネクタは採用しがたく、上述した本実施形態が優れていることが判明した。即ち、インターコネクタ７の凹凸部８の突起形状部８ａは、この突起形状部８ａの底部の両裾部間の幅が該突起形状部８ａの高さの略４倍となるように形成することで、太陽電池モジュールの製造過程における加熱冷却に際して、凹凸部８の突起形状部８ａの伸縮を、突起方向に沿って効果的に生じさせることができる。従って、インターコネクタ７が太陽電池セル１０の表面と平行な方向に伸縮するのを効果的に抑えることができ、上述した半導体基板１の反りを効果的に低減することができるとともに、生産性が阻害されるのを防止することもできる。

又、本実施形態において、突起形状部８ａの頂部を、曲率半径ｒが０．１ｍｍ程度の円弧状としているのは、油圧プレスを用いて成型する際に、成型されたインターコネクタ７が型に引っ掛からないようにするのに効果的であるからである。

太陽電池モジュールのコスト削減の観点からは、インターコネクタ７に形成される突起形状部８ａの高さは低い方がよい。そこで、試行３として、インターコネクタの厚さを０．３ｍｍとし、インターコネクタの電極接触部に、底部の両裾部間の幅は該突起形状部の高さの略４倍となるようにした状態で、高さを０．２ｍｍとした突起形状部を形成した。即ち、この突起形状部は、高さが０．２ｍｍ、底部の両裾部間の幅が０．７５ｍｍである。この状態では、多少反りが生じるものの、突起形状部のピッチを２．５ｍｍとすることで、反りが生じるのを抑制することができる。

しかし、突起形状部の高さを０．２ｍｍよりも小さくすると、このような突起形状部を形成したインターコネクタを太陽電池セルの集電電極に接着する際に、インターコネクタの表面全体をハンダで被覆して太陽電池セルの集電電極に接着すると、インターコネクタの電極接触部に形成された凹凸部の突起形状部と集電電極の表面との間で形成される空間にハンダが詰まってしまい、インターコネクタの電極接触部に凹凸部を形成した効果が発揮できないという不具合が発生した。従って、太陽電池モジュールの生産性を考慮すると、インターコネクタの電極接触部に形成された凹凸部の突起形状部の高さは、０．２ｍｍ以上とするのが望ましい。

即ち、上述した本実施形態におけるインターコネクタ７では、集電電極５，６とインターコネクタ７との接着に際して、全体をハンダで被覆したインターコネクタ７を用いても、インターコネクタ７に形成された凹凸部８の突起形状部８ａと集電電極５，６との間に形成される空間を保持することができ、半導体基板１の反りを低減する効果を十分得ることができる。

本実施の形態における太陽電池の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本実施の形態における太陽電池モジュールの断面図である。 図２の部分拡大図である。 インターコネクタの凹凸部の形状を示した図である。 インターコネクタの凹凸部の他の例の形状を示した図である。 従来例の太陽電池の平面図である。 図７のＢ−Ｂ断面図である。 従来例の太陽電池モジュールの断面図である。 図９の部分拡大図である。

符号の説明

１ 半導体基板
２ Ｎ型領域
３ Ｐ型領域
４ 半導体接合部
５ 表面の集電電極
５ａ バスバー部
５ｂ フィンガー部
６ 裏面の集電電極
７ インターコネクタ
７ａ，７ｂ 電極接触部
７ｃ セル間部
８ 凹凸部
８ａ 突起形状部
８ｂ 直線形状部
９ａ 平坦部
９ｂ エッジ部
１０ 太陽電池セル
１１ 半導体基板
１２ Ｎ型領域
１３ Ｐ型領域
１４ 半導体接合部
１５ 表面の集電電極
１５ａ バスバー部
１５ｂ フィンガー部
１６ 裏面の集電電極
１７ インターコネクタ
１７ａ，１７ｂ 電極接触部
１７ｃ セル間部
２０ 太陽電池セル

Claims (7)

1. 集電電極が形成された太陽電池セルを有し、前記太陽電池セルの集電電極にインターコネクタが接続された太陽電池において、前記インターコネクタに、凹凸部と平坦部とが交互に複数回形成されていることを特徴とする太陽電池。
2. 複数の太陽電池セルが配列されていると共に、互いに隣接する前記太陽電池セルがインターコネクタによって接続されている太陽電池モジュールにおいて、前記インターコネクタに、凹凸部と平坦部とが交互に複数回形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 前記インターコネクタの凹凸部は、頂部が丸みを帯びた１個の突起でなる突起形状部が単独で形成され、又は、複数の前記突起形状部が相隣接する該突起形状部間に直線形状部を挿入して形成されている請求項１記載の太陽電池、又は、請求項２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記インターコネクタの凹凸部の直線形状部は、該凹凸部の突起形状部の底部の幅よりも長く、前記平坦部の長さよりも短く形成されている請求項３記載の太陽電池、又は、請求項３記載の太陽電池モジュール。
5. 前記インターコネクタの凹凸部の突起形状部は、該突起形状部の底部の幅が該突起形状部の高さの略４倍となるように形成されている請求項３又は４記載の太陽電池、若しくは、請求項３又は４記載の太陽電池モジュール。
6. 前記インターコネクタは、前記太陽電池セルの集電電極の両端部上面と接着する部分が平坦となるように形成されている請求項１又は３〜５のいずれか１項に記載の太陽電池、若しくは、請求項２〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記太陽電池セル及び前記インターコネクタが、透明基板と裏面カバーとの間に挟まれて構成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

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