JP2006332264A

JP2006332264A - 太陽電池モジュールの製造方法

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Publication number: JP2006332264A
Application number: JP2005152680A
Authority: JP
Inventors: Hidenao Osawa; 秀尚大澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: JP4467466B2

Abstract

【課題】インターコネクタを半田付け等により熱溶着した太陽電池素子は、その温度が急激に室温まで低下するため、太陽電池素子に熱履歴の差異が発生し、太陽電池素子に反りや歪みが発生する。その結果、太陽電池素子に割れ、欠け、クラックが発生し、太陽電池素子の歩留りの低下が生じていた。
【解決手段】太陽電池素子の表面に設けられ、且つ出力を外部へ取り出すためのバスバー電極と、前記バスバー電極に半田を介してインターコネクタを接合してなる太陽電池モジュールの製造方法であって、前記半田を溶融する第１工程と、前記半田の溶融温度よりも低く室温よりも高い雰囲気温度で、前記太陽電池素子を所定時間保持する第２工程と、を有するようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は太陽電池素子同士を、インターコネクタで接続した太陽電池モジュールに関する。

太陽電池素子の一般的な構造を図１０に示す。図１０（ａ）は太陽電池素子Ｓの断面の構造を示す図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の太陽電池素子Ｓを組み合わせて構成した従来の太陽電池モジュールＴである。また、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）の太陽電池モジュールＴの内部構造の部分拡大図である。図９は、電極形状の一例を示す図であり、図９（ａ）は太陽電池素子Ｓの受光面側（表面）、図９（ｂ）は太陽電池素子Ｓの非受光面側（裏面）である。

このような太陽電池素子Ｓは次のようにして作製される。

まず、厚み０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度、大きさ１００ｍｍ〜１５０ｍｍ角程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなるｐ型半導体の半導体基板１を準備する。そして、半導体基板１にｎ型を呈する拡散層２を設け、ｐ型の半導体基板１との間にｐｎ接合を形成する。このような拡散層２は、半導体基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）中で加熱することによって、半導体基板１の表面部全体にｎ型不純物であるリン原子を拡散させて、厚み０．２μｍ〜０．５μｍ程度の拡散層２として形成することができる。その後、側面部と底面部の拡散層の部分を除去する。

太陽電池素子Ｓの受光面側には、例えば、窒化シリコン膜からなる反射防止膜３が形成される。このような反射防止膜３は、例えばプラズマＣＶＤ法等で形成され、パッシベーション膜としての機能も有する。

そして、半導体基板１の表面に銀ペーストを、裏面にはアルミニウムペーストおよび銀ペーストを塗布して焼成することにより、表面電極４および裏面電極５を同時に形成する。

図９（ａ）に示されるように表面電極４は表面から出力を取り出すための表面バスバー電極４ａと、これに直交するように設けられた集電用の表面フィンガー電極４ｂとから構成される。また、図９（ｂ）に示されるように裏面電極５は裏面から出力を取り出すための裏面バスバー電極５ａと裏面集電電極５ｂからなる。

裏面集電電極５ｂは、アルミニウムペーストをスクリーン印刷法で塗布して焼き付けることによって形成され、このときに半導体基板１中にシリコンの半導体基板１に対してｐ型不純物元素として作用するアルミニウムが拡散して、高濃度の裏面電界領域６が形成される。この裏面電界領域６はＢＳＦ層（ＢａｃｋＳｕｒｆａｃｅＦｉｅｌｄ）と呼ばれ、裏面での少数キャリア再結合を防止しキャリアの収集効率を向上させ、太陽電池特性を向上させる働きがある。また、表面バスバー電極４ａ、表面フィンガー電極４ｂ、裏面バスバー電極５ａは銀ペーストをスクリーン印刷法で塗布して焼成する方法によって形成される。なお、表面電極４は、反射防止膜３の電極に相当する部分をエッチング除去して形成される場合と、もしくは反射防止膜３の上から、ファイアースルーという手法によって直接形成される場合とがある。

また、これら太陽電池素子Ｓの電極部には出力を外部に取り出すための配線を容易にするためや、電極の耐久性を維持するために半田が被覆される場合もあり、この半田の被覆には、ディップ法、噴流式等が採用されている。

太陽電池素子一枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子Ｓを直列接続や並列接続して、実用的な出力が取り出せるようにする必要がある。図１０（ｂ）に、一般的な太陽電池モジュールとして図１０（ａ）に示す太陽電池素子Ｓを組み合わせてなる太陽電池モジュールＴを示す。

図１０（ｂ）に示すように、複数の太陽電池素子Ｓは、インターコネクタ２７によって電気的に接続される。インターコネクタ２７を太陽電池素子Ｓの表面バスバー電極４ａと裏面バスバー電極５ａの部分的、全長もしくは複数箇所をホットエアー、半田ごてなどの熱溶着等により接続し、太陽電池素子Ｓどうしを接続している。このインターコネクタ２７としては、例えば、その表面全体に２０μｍ〜７０μｍ程度の半田を被覆した厚さ５０μｍ〜５００μｍ程度の銅箔を所定の長さに切断したものを用いる。

その後、透光性パネル８と裏面保護材１０の間に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９で気密に封入されて、太陽電池モジュールＴを構成している。太陽電池モジュールＴの出力は、出力配線１１を経て端子ボックス１２に接続されている。図１０（ｃ）に、図１０（ｂ）の太陽電池モジュールＴの内部構造の部分拡大図を示す。

図１０（ｃ）に示すように、太陽電池素子Ｓ１の表面バスバー電極４ａと、隣接する太陽電池素子Ｓ２の裏面バスバー電極５ａとをインターコネクタ２７によって接続して、複数の太陽電池素子Ｓ同士が電気的に接続されている。一般的にインターコネクタ２７は厚さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の銅箔等の全面を半田被覆したものを用いており、このインターコネクタ２７と太陽電池素子Ｓのバスバー電極（４ａ、５ａ）を加熱し、部分的、全長もしくは複数箇所で接続させることにより太陽電池素子Ｓとインターコネクタ２７とを半田によって接続する。（例えば特許文献１参照）
特開平１１−３１２８２０号公報

上述したように、一般的な太陽電池素子Ｓのバスバー電極４とインターコネクタ２７をホットエアー、半田ごてなどの熱溶着によって接続している。その後、インターコネクタ２７と接続された太陽電池素子Ｓを室温下に置かれた取り出しカセット等に収納される。

このように、太陽電池素子Ｓを半田溶融後すぐに室温下へ置いた場合、太陽電池素子Ｓのバスバー電極４付近では、太陽電池素子Ｓの端部と比較して急激に太陽電池素子Ｓの温度が低下する。この太陽電池素子Ｓの熱履歴の差異によって特に温度変化の大きいバスバー電極４ａ、５ａ付近に熱応力が集中し、太陽電池素子Ｓに反りや歪みが発生する。その結果、太陽電池素子Ｓに割れ、欠け、クラック等が生じて、太陽電池素子Ｓの歩留まりが低下する問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、太陽電池素子を室温に戻したときに発生する太陽電池素子Ｓの割れ、欠け、クラックを抑制し、製品歩留りを向上させる信頼性の高い太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池素子の表面に設けられ、且つ出力を外部へ取り出すためのバスバー電極と、前記バスバー電極に半田を介してインターコネクタを接合してなる太陽電池モジュールの製造方法であって、前記半田を溶融する第１工程と、前記半田の溶融温度よりも低く室温よりも高い雰囲気温度で、前記太陽電池素子を所定時間保持する第２工程と、を有するようにした。

本発明の請求項２に係る太陽電池モジュールの製造方法は、請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記半田は、鉛フリー半田であるようにした。

本発明の請求項３に係る太陽電池モジュールの製造方法は、請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記半田を溶融した後、前記半田の溶融温度よりも低い雰囲気温度で、前記バスバー電極を前記太陽電池素子方向へ押圧するようにした。

本発明の請求項４に係る太陽電池モジュールの製造方法は、請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記半田の雰囲気温度は、室温よりも高いようにした。

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池素子の表面に設けられ、且つ出力を外部へ取り出すためのバスバー電極と、前記バスバー電極に半田を介してインターコネクタを接合してなる太陽電池モジュールの製造方法であって、前記半田を溶融する第１工程と、前記半田の溶融温度よりも低く室温よりも高い雰囲気温度で、前記太陽電池素子を所定時間保持する第２工程と、を有するようにした。

この結果、太陽電池素子の熱履歴の差異を緩和し、太陽電池素子内部に生じる熱応力を抑制することができるため、太陽電池素子の割れ、欠け、クラックを防止し、歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の太陽電池モジュールを添付図面に基づき詳細に説明する。また、本明細書中において室温とは２５℃を指すこととする。

図１（ａ）は、本発明の太陽電池モジュールＹにかかる太陽電池素子Ｘの断面の構造を示す図である。また、図９は本発明に係る電極形状の一例を示す図であり、（ａ）は受光面側（表面）、（ｂ）は非受光面側（裏面）である。

図１（ａ）、図９において、１は半導体基板、２は拡散層、３は反射防止膜、４は表面電極、４ａは表面バスバー電極、４ｂは表面フィンガー電極、５は裏面電極、５ａは裏面バスバー電極、５ｂは裏面集電電極、６は裏面電界領域を示す。

太陽電池素子Ｘの受光面側である反射防止膜３の側から光が入射すると、主にｐ型半導体である半導体基板１のバルク領域で吸収・光電変換されて電子−正孔対（電子キャリアおよび正孔キャリア）が生成される。この光励起起源の電子キャリアおよび正孔キャリア（光生成キャリア）によって、太陽電池素子Ｘの受光面側（表面）に設けられた表面電極４と、非受光面側（裏側）に設けられた裏面電極５との間に光起電力を生ずる。なお、反射防止膜３は反射防止膜となる膜の屈折率と膜厚とによって所望の光波長領域で反射率を低減させて、光生成キャリア量を増大させる役割を果たし、太陽電池素子Ｘの光電流密度Ｊｓｃを向上させる。

また、裏面電極５の裏面集電電極５ｂは、通常、半導体基板であるシリコンに対して、ｐ型不純物元素として作用するアルミニウムを用いて形成されるので、シリコン基板の裏面側表層部にｐ^＋領域となった裏面電界領域６を形成する。裏面電界領域６は、ＢＳＦ（Back Surface Field）領域とも呼ばれ、半導体基板１の裏面近くで光生成キャリアにより再結合に起因する発電効率の低下を防ぐ。そのため半導体基板１の裏面近くで発生した光生成キャリアが、この電界によって加速される結果、電力が有効に取り出されることとなり、特に長波長の光感度が増加する。この結果、光電流密度Ｊｓｃが向上し、またこの裏面電界領域６では少数キャリア（電子）密度が低減されるので、裏面電極５に接する領域でのダイオード電流量（暗電流量）を低減する働きをすることで、開放電圧Ｖｏｃが向上する。

図２に本発明に係る太陽電池素子Ｘの接続方法を示す。図２において、Ｘ１、Ｘ２は太陽電池素子、４ａは表面バスバー電極、４ｂはフィンガー電極、７はインターコネクタである。図２に示すように受光面側（表面）及び／又は非受光面側（裏面）に出力を取り出すためのバスバー電極（４ａ、５ａ）が設けられた太陽電池素子同士を直列に接続する場合には、第１太陽電池素子Ｘ１の受光面側のバスバー電極４ａと、略同一平面上に間隙を空けて配置された第２太陽電池素子Ｘ２の非受光面側のバスバー電極５ａと、をインターコネクタ７により電気的に接続し、図１（ｂ）に示す太陽電池モジュールＹとしている。

次に、本発明に係る太陽電池モジュールＹの製造工程を説明する。まず、単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなるｐ型の半導体基板１を準備する。この半導体基板１は、ボロン（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３〜１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度含有し、比抵抗０．２Ω・ｃｍ〜２．０Ω・ｃｍ程度の基板である。単結晶シリコン基板の場合は引き上げ法などによって形成され、多結晶シリコン基板の場合は鋳造法などによって形成される。多結晶シリコン基板は、大量生産が可能であり、製造コスト面で単結晶シリコン基板よりも有利である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴットを１０ｃｍ×１０ｃｍまたは１５ｃｍ×１５ｃｍ等、適当な大きさに切断して５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下の厚みにスライスして半導体基板１とする。

その後、基板の切断面を清浄化するために表面をＮａＯＨやＫＯＨあるいは、フッ酸やフッ硝酸などでごく微量エッチングする。

さらに、光を有効に基板内に取り込むためにドライエッチング法やウェットエッチング法を用いて、半導体基板の受光面側となる表面に微小な突起を形成するのが望ましい。

次に、半導体基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リンなどの不純物元素を含むガス中で熱処理することによって、半導体基板１の表面部分にリン原子を拡散させてシート抵抗が３０Ω／□〜３００Ω／□程度、厚みが０．２μｍ〜０．５μｍ程度のｎ型の導電型を呈する拡散層２を形成する。

そして、半導体基板１の表面側のみにｎ型拡散層２を残して他の部分を除去した後、純水で洗浄する。この半導体基板１の表面側以外のｎ型拡散層２の除去は、例えば半導体基板１の表面側にレジスト膜を塗布し、フッ酸と硝酸の混合液を用いてエッチング除去した後、レジスト膜を除去することなどにより行う。

さらに、半導体基板１の表面側に反射防止膜３を形成する。この反射防止膜３は例えば窒化シリコン膜などから成り、例えばシランとアンモニアとの混合ガスをグロー放電分解でプラズマ化させて堆積させるプラズマＣＶＤ法などで形成される。この反射防止膜３は、半導体基板１との屈折率差などを考慮して、屈折率が１．８〜２．３程度になるように形成され、厚み５００Å〜１０００Å程度の厚みに形成される。この窒化シリコン膜は、形成の際に、パッシベーション効果があり、反射防止の機能と併せて、太陽電池の電気特性を向上させる効果がある。

図２（ａ）に示されるように表面電極４は表面から出力を取り出すための表面バスバー電極４ａと、これに直交するように設けられた集電用の表面フィンガー電極４ｂとから構成される。また、裏面電極５は裏面から出力を取り出すための裏面バスバー電極５ａと裏面集電電極５ｂからなる。

裏面集電電極５ｂはアルミニウム粉末と有機ビヒクルとガラスフリットをアルミニウム１００重量部に対してそれぞれ１０重量部〜３０重量部、０．１重量部〜５重量部を添加してペースト状にしたアルミニウムペーストを、例えばスクリーン印刷法で塗布し、乾燥後に６００℃〜８００℃で１分〜３０分程度焼成することにより焼き付けられる。そして、この時に半導体基板１中にアルミニウムが拡散して、裏面で発生したキャリアが再結合することを防ぐ裏面電界領域６が形成することができる。この裏面電界領域６によって、半導体基板１の裏面近くで光生成キャリアの再結合による効率の低下を防ぐ。そのため半導体基板１の裏面近くで発生した光生成キャリアが、この電界によって加速される結果、電力が有効に取り出されることとなり、特に長波長の光感度が増加する。この結果、光電流密度Ｊｓｃが向上し、またこの裏面電界領域６では少数キャリア（電子）密度が低減されるので、裏面電極５に接する領域でのダイオード電流量（暗電流量）を低減する働きをすることで、開放電圧Ｖｏｃが向上する。

また、表面バスバー電極４ａ、表面フィンガー電極４ｂ、裏面バスバー電極５ａは、銀粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを銀１００重量部に対してそれぞれ１０重量部〜３０重量部、０．１重量部〜５重量部を添加してペースト状にした銀ペーストを、例えばスクリーン印刷法で塗布、乾燥後に６００℃〜８００℃で１分〜３０分程度焼成することにより焼き付けられる。なお、塗布法としては、スクリーン印刷法以外の周知の方法を用いても構わない。また、表面電極４は、反射防止膜３の電極に相当する部分をエッチング除去して形成してもよいし、もしくは反射防止膜３の上から、ファイアースルーという手法によって直接形成してもよい。

出力取り出し用の裏面バスバー電極５ａを形成した後、裏面集電電極５ｂを裏面バスバー電極５ａの一部を覆わないように形成する。なお、この裏面バスバー電極５ａと裏面集電電極５ｂを形成する順番はこの逆でもよい。また、裏面電極５においては上記構造をとらず、表面電極４と同様の銀を主成分とするバスバー電極とフィンガー電極で構成された構造としてもよい。

太陽電池素子一枚では発生する出力が小さいため、複数の太陽電池素子をインターコネクタ７によって組み合わせて電気的に接続する必要がある。このインターコネクタとバスバー電極との接続後の工程が本発明の特徴部分であるため、後に詳細に説明する。

そして、図１（ｂ）に、図１（ａ）の太陽電池素子Ｘを組み合わせて構成した太陽電池モジュールＹを示す。また、図８に図１（ｂ）で示した太陽電池モジュールの外形を示す。Ｘは太陽電池素子、７はインターコネクタ、８は透光性パネル、２２は枠体である。図８に示すように本発明に係る太陽電池モジュールとして完成する。

図１（ｂ）に示すように、複数の太陽電池素子Ｘは、インターコネクタ７によって電気的に接続され、透光性パネル８と裏面保護材１０の間に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９で気密に封入されて、太陽電池モジュールＹを構成している。また、太陽電池モジュールＹの出力は、出力配線１１を経て端子ボックス１２に接続されている。

以下に、本発明の特徴部分であるインターコネクタ７接続後の工程について詳細に説明する。まず、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の第１実施形態について説明する。図３は、本発明に係る第１工程の一例を示した側面図である。図３において、１は半導体基板、７はインターコネクタ、Ｘ１、Ｘ２は太陽電池素子、４ａ、５ａは太陽電池素子上のバスバー電極、２０は押し付け冶具、２１は熱風排出口を表す。

まず、本発明に係る第１工程では、バスバー電極４ａ、５ａ上へインターコネクタ７を載置した後、押し付け治具２０を用いてインターコネクタ７をバスバー電極４ａ、５ａに押しつける。このとき、押し付け冶具２０は、インターコネクタ７の位置合わせのと、熱風排出口２１からの熱風によりインターコネクタのばたつきを抑える役目を有している。そして、４００℃〜５００℃程度の熱風を半田に数秒吹き付け、インターコネクタ７とバスバー電極４ａ、５ａの間に介在した半田を溶融させた後、押し付け冶具２０を上げて第１工程を終了する。

このとき、インターコネクタ７としては、例えば、その表面全体に２０μｍ〜７０μｍ程度の半田を被覆した厚さ５０μｍ〜４００μｍ程度の銅箔を所定の長さに切断したものを用いることが好ましい。

また、予め太陽電池素子Ｘのバスバー電極（４ａ、５ａ）の表面には半田を被覆しておかず、インターコネクタ７に被覆されている半田を溶融させることにより、太陽電池素子Ｘとインターコネクタ７を接続してもよい。

上述した第１工程を経た直後の太陽電池素子Ｘのバスバー電極４ａ、５ａ付近の太陽電池素子Ｘｐの温度は２００℃近傍まで上昇している。しかしながら、太陽電池素子１の端部では、熱風による温度上昇はあるものの、放熱によってバスバー電極４ａ、５ａよりも低温となっている。そこで、この温度の不均一を緩和するために以下に示す第２工程を有するようにした。

図４に本発明の第１実施形態に係る第２工程の一例を示す。図４において、インターコネクタが付いた太陽電池素子Ｘｐ、１５は半田付け部、１６は吸着パッド、１７は搬送用ベルトコンベア、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは加熱部を示す（以下１９ａ〜１９ｄと記載する）。

図４に示すように、半田付け部１５によって第１工程を経た後に、太陽電池素子Ｘｐは、吸着パッド１６により搬送用ベルトコンベア１７に乗せられる。

ここで、搬送用ベルトコンベア１７は、金属や耐熱性の樹脂等のベルトで構成されている。また搬送用ベルトコンベア１７の下部には加熱部１９ａ〜１９ｄが配置されている。そして、加熱部１９ａ〜１９ｄには各々温度制御が可能なヒーターが内蔵されており、加熱部１９ａ〜１９ｄは、その近傍に配置された熱電対などの温度センサー（不図示）によって、自動的に設定された温度になるように、独立して制御されている。この温度センサーで得られた温度を本発明での雰囲気温度とした。

ここで、インターコネクタ７の半田付けが終わった直後の太陽電池素子Ｘの雰囲気温度は、１７０℃〜２００℃近傍である。ゆえに、図３中の加熱部１９ａは、搬送用ベルトコンベア上が１４０℃〜１５０℃程度の雰囲気温度で所定時間保持することが好ましい。加熱部１９ｂは、搬送用ベルトコンベア上が１１０℃〜１２０℃程度の雰囲気温度になるように所定時間保持することが好ましい。さらに、加熱部１９ｃは、搬送用ベルトコンベアの直上部が８０℃〜９０℃程度の雰囲気温度になるように所定時間保持し、最後の加熱部１９ｄは、搬送用ベルトコンベア上が４０℃〜５０℃程度の雰囲気温度になるように所定時間保持することが好ましい。

上述したように、第２工程で搬送用ベルトコンベア１７に乗せられた太陽電池素子Ｘｐは、半田付け時の太陽電池素子Ｘの温度よりも低く、かつ室温以上に制御された複数の加熱部１９ａ〜１９ｄの上を搬送用ベルトコンベア１７で所定時間保持することにより、半田を熱溶着した後の太陽電池素子Ｘの熱履歴の差異を抑制することができ、急激な温度変化に伴い太陽電池素子Ｘｐの内部に残留する内部応力や、反りを緩和して内部応力に起因するクラックを防止することができる。

また、上述の搬送用ベルトコンベア１７上で太陽電池素子Ｘｐを保持した合計時間は、半田付け後に、太陽電池素子を室温で放置し５０℃に至るまでの時間の２倍〜８倍であることが好ましい。２倍未満の場合は、太陽電池素子にクラックを生じるような大きな反りや歪みが発生する場合があり、８倍よりも長い時間をかけて徐冷した場合では、８倍の時間をかけた場合と大きな効果の違いは見られなかった。

このように、本発明に係る太陽電池モジュールＹの製造方法は、太陽電池素子Ｘの表面に設けられ、且つ出力を外部へ取り出すためのバスバー電極４ａ、５ａと、このバスバー電極４ａ、５ａに半田を介してインターコネクタ７を接合してなる太陽電池モジュールの製造方法であって、この半田を溶融する第１工程と、この半田の溶融温度よりも低く室温よりも高い雰囲気温度で、太陽電池素子Ｘを所定時間保持する第２工程と、を有するようにした。

尚、搬送用ベルトコンベア１７は、太陽電池素子Ｘｐに雰囲気温度の不均一の発生を防止するために、太陽電池上面部や側面部をトンネルのように覆う様にしても良いし、加熱部１９の配置位置は下部に限定されることはなく、上部や側部に配置しても良いし、また上部、下部、側部に加熱体を組み合わせて配置しても良い。また、搬送用ベルトコンベア１７の長さやスピード、加熱部１９の数、各加熱部の温度設定等は、インターコネクタ７の半田付け方法や使用する半田、太陽電池素子の大きさ、半田付け速度などを考慮して、最適な値を決定すれば良い。

そして、本発明に係る半田は鉛フリー半田であることが望ましい。近年、環境への配慮からＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系鉛フリー半田や、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の鉛フリー半田が使用されている。これら鉛フリー半田は、Ｓｎ−Ｐｂ系半田よりも溶融温度が高く、半田を溶融する第１工程において太陽電池素子にかかる熱量が大きいが、本発明によって太陽電池素子内部に生じる熱応力を効果的に抑制することができるため鉛フリー半田を好適に用いることができる。

次に、図５に本発明に係る第２実施形態を示す。図５において７はインターコネクタ、Ｘは太陽電池素子、１７は搬送用ベルトコンベア、２０は押圧用敷板、２１は錘を示す。

上述した第１工程を経た後、この太陽電池素子Ｘを図４に示す加熱部１９を具備した搬送用ベルトコンベア１７に移し、徐冷してもよい。図５に示すように、バスバー電極４ａ、５ａ上に押圧用敷板２０を置き、半田の溶融温度よりも低い雰囲気温度で押圧用敷板２０上に錘２１を置いて、バスバー電極４ａ、５ａを太陽電池素子Ｘｐの方向に押圧しながら、太陽電池素子Ｘｐの雰囲気温度を低下させることが望ましい。

太陽電池素子Ｘｐの雰囲気温度を半田の溶融温度よりも低くしながら、バスバー電極４ａ、５ａを太陽電池素子方向に押圧することによって、バスバー電極４ａ、５ａの塑性変形が生じ、バスバー電極４ａ、５ａと半導体基板１との間の接合面積を増加させることができるため、バスバー電極４ａ、５ａと半導体基板１との接続強度が強固なものとなる。この結果、太陽電池モジュールＹの信頼性を向上させることができる。

また、図６に本発明に係る他の実施形態を示す。図６においてＸｐは太陽電池素子、７はインターコネクタ、１７は搬送用ベルトコンベア、２０は押圧用敷板、２１は錘を示す。図６に示すように、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法では、必ずしもインターコネクタの上から押圧する必要はなく、バスバー電極４ａ、５ａを半導体基板１方向へ押圧することで効果を奏するため、小型太陽電池素子に多く見られるようなインターコネクタ７がバスバー電極４ａ、５ａを全て覆っていないような場合であっても、本発明の効果を十分に得ることができる。この結果、バスバー電極４ａ、５ａと半導体基板１との接続強度が向上する。

さらに、上述した太陽電池モジュールＹの製造方法では、バスバー電極４ａ、５ａの押圧時において半田の雰囲気温度が、室温よりも高いようにした方が好ましい。

上述の効果に加えて半田溶融温度から室温に至る間にバスバー電極４ａ、５ａを押圧することによって、室温以下で押圧するよりもバスバー電極４ａ、５ａの塑性変形が生じ易く、バスバー電極４ａ、５ａと半導体基板１との間の接合面積をさらに増加させることができる。この結果、接続強度をさらに向上させることができる。

ここで、半田溶融温度よりも低い雰囲気温度とは、上述した第２工程で太陽電池素子Ｘを所定時間保持する間でももちろんよい。

また、押圧用敷板２０は、錘２１による圧力をバスバー電極４ａ、５ａに均一にかけるためのものであり、厚さ０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度で半田が付着しないようにステンレスやアルミニウム等のインターコネクタ７と濡れ性の悪い材料で製作される。

そして、錘２１の重量は、バスバー電極４ａ、５ａにかかる圧力が単位平方センチメートル当たり５０ｇ以上、９００ｇ以上となるようにすることが望ましい。５０ｇ未満ではインターコネクタの接続強度向上の効果が十分発生しない場合があり、また９００ｇ未満ではバスバー電極やインターコネクタの凹凸により太陽電池素子Ｘを構成する半導体基板自体に割れや欠け、クラックなどが発生するためである。

さらに、図７に本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の他の例を示す。図７（ａ）は断面を示す構造図であり、図７（ｂ）は上視図である。図７中、１は半導体基板、４ａは受光面側バスバー電極、５ａは非受光面側バスバー電極、２３は可動式電極押し付け部である。

図７に示すように、搬送用ベルトコンベア１７に電極押し付け機構を設けておけば接合強度の強い太陽電池素子Ｘをより効率的に製造することが可能となる。すなわちこの可動式電極押し付け部２３はその先端に直方体状の押圧部を具備しており、搬送用ベルトコンベア２３の両側に複数個備えられている。またこの可動式電極押し付け部２３は搬送用ベルトコンベア２３と同期して移動するようになっている。

このようなラインにおいて、この可動式電極押し付け部２３は通常外側に開いた位置にあるが、搬送用ベルトコンベア１７上にインターコネクタ７の半田付けが済んだ直後の太陽電池素子が載置されると、この太陽電池素子が載置されたことをセンサーなどで感知して、可動式電極押し付け部が回動して、図７（ｂ）に示すように所定の圧力で押圧部が太陽電池素子Ｘｐ上のインターコネクタ７を押圧しながら、搬送用ベルトコンベア１７の動きに合わせて移動してゆく。これによりインターコネクタ７の半田付け直後のバスバー電極４ａ、５ａの押圧が自動化でき、より効率的に製造することが可能となる。

なお、本発明は上述した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。例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、上述した小型太陽電池素子や、薄膜系太陽電池等にも適用可能である。

（ａ）太陽電池素子Ｘの断面の構造を示す図である。（ｂ）太陽電池素子Ｘを組み合わせて構成した太陽電池モジュールＹである。（ｃ）図１（ｂ）の部分拡大図である。本発明に係る太陽電池素子Ｘの接続状態を示す図である。本発明に係る第１工程の一例を示した側面図である。本発明の第１実施形態に係る第２工程の一例を示す図である。本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の第２実施形態を示す図である。本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の他の例を示す図である。本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の他の例を示す図である。（ａ）本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の他の例を示す断面構造図である。（ｂ）本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の他の例を示す上視図である。本発明に係る太陽電池モジュールＹの外形図である。電極形状の一例を示す図である。（ａ）太陽電池素子Ｓの受光面側（表面）を示す図である。（ｂ）太陽電池素子Ｓの非受光面側（裏面）を示す図である。（ａ）一般的な太陽電池素子Ｓの断面の構造を示す図である。（ｂ）一般的な太陽電池素子Ｓを組み合わせて構成した従来の太陽電池モジュールＴである。（ｃ）図１０（ｂ）の部分拡大図である。

符号の説明

１：半導体基板
２：拡散層
３：反射防止膜
４：表面電極
４ａ：表面バスバー電極
４ｂ：表面フィンガー電極
５：裏面電極
５ａ：裏面バスバー電極
５ｂ：裏面集電電極
６：裏面電界領域
７：インターコネクタ
８：透光性パネル
９：充填材
１０：裏面保護材
１１：出力配線
１２：端子ボックス
１５：半田付け部
１６：吸着パッド
１７：搬送用ベルトコンベア
１９：加熱部
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ：加熱部
２０：押し付け冶具
２１：熱風排出口
２２：枠体
２３：可動式電極押し付け部
２７：従来のインターコネクタ
Ｘ，Ｓ：太陽電池素子
Ｙ、Ｔ：太陽電池モジュール

Claims

太陽電池素子の表面に設けられ、且つ出力を外部へ取り出すためのバスバー電極と、前記バスバー電極に半田を介してインターコネクタを接合してなる太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記半田を溶融する第１工程と、
前記半田の溶融温度よりも低く室温よりも高い雰囲気温度で、前記太陽電池素子を所定時間保持する第２工程と、
を有する太陽電池モジュールの製造方法。
前記半田は、鉛フリー半田である請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
前記半田を溶融した後、前記半田の溶融温度よりも低い雰囲気温度で、前記バスバー電極を前記太陽電池素子方向へ押圧する請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
前記半田の雰囲気温度は、室温よりも高いようにした請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造方法。