JP2007305876A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池の接続領域を少なくし、発電に無効な領域を少なくした太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の太陽電池モジュールは、絶縁性基板(7)上に裏面電極と光吸収層と表面電極からなる太陽電池素子が直列接続されている第１の太陽電池(1)と、絶縁性基板(17)上に裏面電極と光吸収層と表面電極からなる太陽電池素子が直列接続されている第２の太陽電池(2)とを直列接続した太陽電池モジュールであって、第１の太陽電池(1)の裏面電極(6)と、前記第２の太陽電池(2)の表面電極(14)とを接続する配線(11)が複数存在する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールに関するものである。

従来の電力用途の太陽電池モジュールとしては、結晶Ｓｉ系太陽電池などは、１枚が最大１５ｃｍ角程度のひとつの太陽電池であり、電力用途の太陽電池モジュールとしては、電圧を上げるために、各セルの表面と裏面とをＡｌなどのリボンで直列に接続する構造が採用されている。

一方、化合物半導体太陽電池やアモルファスシリコン太陽電池は、大面積に製造できることが特徴である。また、絶縁性基板を用いた場合にはひとつの基板内で直列構造をとることができ、１枚あたりの電流量を減らして、配線における電流損を少なくすることができる。この場合には基板の片側に正負の電極が両方とも存在している。大面積化が可能ではあるが、大面積なものになると、欠陥密度などが原因で効率が大きく低下する傾向がある。そのために実用上の太陽電池モジュールにおいては、いくつものセルあるいはサブモジュールを直列・並列に接続して敷き詰める構造が採用されている。

ここで、モジュールの効率を向上させるためには、できるだけ大きな基板を用いるか、接続における配線等の無効領域（デッドエリア）の割合を減らす工夫がなされている。

それら太陽電池モジュールに形成されている典型的な構造を以下に説明する。図７Ａは、並列に接続する場合である。上下電極部２４，２６上にハンダ付Ａｌリボン２１が半田付けされている。この場合は配線に大きな電流が流れるので、電流損の発生を抑えるために１Ａ当たり１ｍｍ程度の太い配線が用いられている。図７Ｂは直列に接続する場合である。第１の太陽電池２５の表面電極２４の延長線上に第２の太陽電池２５のグランド側電極２６を配置し、それらをまたぐようにハンダ付Ａｌリボン２１が半田付けされている。また、図７Ｃは直列に接続するもうひとつの例であり、第１の太陽電池２５の表面電極２４のとなりに第２の太陽電池２５のグランド側電極２６を配置し、それらをまたぐように太いハンダ付リボン配線２１をハンダ付けする。図７Ｄは図７ＣのVII-VII線断面図であり、２２，２３はハンダ、２７は基板である。

これらのような構成では、いずれの場合も電極のハンダ付けあるいは接着の作業マージンからなるデッドエリアが存在し、その面積分の光を電気に変換できないという問題があった。

この問題を低減するための方法がいくつか考えられている。その方法は、例えばプラス側の表面電極部に裏面に貫通する穴を開けて裏面の電極と電気的に接続させ、接続するグランド側の電極の上に重ねることによりデッドエリアを約半分にするという方法などがあった（例えば、特許文献１の従来技術参照）。図８はそれを説明する図であり、第１の太陽電池の表面電極８４の上に第２の太陽電池の基板の裏面に電気的に接続されている電極裏面電極８６を接続する。８１は配線、８２，８３はハンダ、８５は太陽電池本体、８７は基板である。

また、従来上部透明電極に接して配線を形成する場合には、半田付け時の熱影響の問題が大きいことが知られている。その対策として、電極と配線とを接続する方法としては、導電性接着剤を用いたテープ状接続部材を用いて、素子の電極間を接続するという方法がある（例えば、特許文献２の従来技術参照）。図９Ａ−Ｂはそれを説明する図であり、図７Ｃと同様に第１の太陽電池の表面電極９４と第２の太陽電池の裏面電極９６とが導電性接着剤を介して配線されている。９１は配線、９２，９３は導電性接着剤、９５は太陽電池本体、９７は基板である。
特開平５−１４５１０３号公報 特開平１０−０５１０１８号公報

しかし、前記従来の構成ではデッドエリアは半分にしかならないという問題があった。また、配線に導電性接着剤を用いた場合には、熱影響は回避できるものの、いくつかの太陽電池を配線した後で不良に気づいても、不良品の交換が困難であるという問題があった。これは従来の半田付けの方法でも同様に発生していた課題である。

本発明は、前記従来の問題を解決するため、太陽電池の接続領域を少なくし、発電に無効な領域を少なくした太陽電池モジュールを提供する。

本発明の太陽電池モジュールは、絶縁性基板上に裏面電極と光吸収層と表面電極からなる太陽電池素子が直列接続されている第１の太陽電池と、絶縁性基板上に裏面電極と光吸収層と表面電極からなる太陽電池素子が直列接続されている第２の太陽電池とを直列接続した太陽電池モジュールであって、第１の太陽電池の裏面電極と、前記第２の太陽電池の表面電極とを接続する配線が複数存在することを特徴とする。
ここで、第１の太陽電池の裏面電極に接する太陽電池素子は、第１の太陽電池を構成する他の太陽電池素子と形状が異なり、かつ面積が0.5倍以上1.5倍以下であることが好ましい。

その配線の設置間隔は４０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、第２の太陽電池の表面電極に接する太陽電池素子は、第２の太陽電池を構成する他の太陽電池素子と形状が異なり、かつ面積が0.5倍以上1.5倍以下ことが好ましい。

その配線の設置間隔は４０ｍｍ以下であることが好ましい。

さらに、表面電極と配線との間に、表面電極とオーミック性接触を有し、かつ応力変形性の高い金属膜を含むことが好ましい。

ここで、金属膜は、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＧａから選ばれる少なくとも一つを含む金属膜であることが好ましい。

また、配線は、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＧａから選ばれる少なくとも一つを含む配線であることが好ましい。

さらに、金属膜と配線は加圧下でラミネート加工されていることが好ましい。

本発明は、太陽電池モジュールとして発電に寄与しない部分（デッドエリア）のうち、配線に関するものを低減して太陽電池の変換効率を向上できる。配線部の太陽電池素子の面積は、直列接続として太陽電池を構成する各太陽電池素子と面積が異なる場合には効率ロスになるが、一定の範囲内であれば上記デッドエリア低減効果に比べて小さいので、総合的には効率向上できる。

本発明の別の太陽モジュールは、電極部とオーミック接続を有するやわらかい金属膜を介して電極と配線をつなげて圧力をかけることにより、接触部が変形して接触面積が増加するために、半田付けや接着剤がなくても接触抵抗の低い電気的配線が得られる。また、配線を完全に接着しない状況で配列された太陽電池モジュールの特性確認が出来るために、配置後の不良品を容易に取り替えることが出来る。

本発明の太陽電池モジュールを構成する接続方法は、直列接続を有するサブモジュールの接続において、少なくとも片方の集電電極が複数の独立した場所にあり、隣接した集電電極が配線用の導電体で接続されている。配線に直接接する最端の太陽電池素子は、その他の太陽電池素子と形状が異なり、かつ面積比が５０％以下であることが好ましい。また、配線の設置間隔は４０ｍｍ以下であることが好ましい。金属膜はＡｕ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａを少なくとも１つ以上を含む物質からなることが好ましい。配線としてはＡｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａを少なくとも１つ以上を含む物質からなることが好ましい。さらに、金属膜と配線とが加圧下でラミネート加工されていることが好ましい。

図１Ａは第１の発明の太陽電池モジュールにおける太陽電池の接続の斜視図であり、図１Ｂは同平面図、図１Ｃは図１ＢのＩ―Ｉ線断面図、図１Ｄは図１ＢのII―II線断面図であり、それぞれ接続直上部とそれ以外の場所である。図１に本発明の対象となるＣＩＳ太陽電池が大面積の絶縁性基板上に形成されている各太陽電池素子はパターニングにより電気的に絶縁され、表面電極と隣接する裏面電極とは電気的に接続されている。すなわち、第１の絶縁性基板７の表面に直列接続した太陽電池素子を含む第１の太陽電池１と、第２の絶縁性基板１７の表面に直列接続した太陽電池素子を含む第２の太陽電池２とを直列接続し、第１の太陽電池１の絶縁性基板７上に直接形成された第１の裏面電極６と、第２の太陽電池２の表面に形成された第２の表面電極１４とを接続する配線１１が複数存在する太陽電池モジュールである。配線１１は、４０ｍｍ以下の間隔で複数本存在することにより、上部・裏面電極部の抵抗損を大きくさせないようにしている。１２は配線と電極を固定しているハンダであり、第１の太陽電池の表面電極と配線とを電気的に接続している。１３は配線と電極を固定しているハンダであり、第２の太陽電池の裏面電極と配線とを電気的に接続している。１４は太陽電池の表面電極である。１５は太陽電池本体であり、光や電子線を吸収して電流を発生する。最端の太陽電池素子は配線により分断されたり、配線部の陰になったりして太陽電池として寄与する形状は他の太陽電池素子とは異なるが、他の太陽電池素子と同様に機能する１６は太陽電池の裏面電極である。基板上に直接形成され、上部の半導体層と表面電極層とを除去した部分が露出しており、集電電極として機能する。１７は太陽電池を形成する下地となる絶縁性基板である。

本構成によって、太陽電池モジュールとして発電に寄与しない部分（デッドエリア）のうち、配線に関するものを低減することができる。接続部の面積は、太陽電池素子の受光面積の５０％以内であることが好ましい。

さらに、図５Ａは第２の発明の太陽電池モジュールにおける太陽電池の接続の平面図、図５Ｂは図５ＡのＶ―Ｖ線断面図、図５Ｃは図５ＡのVI―VI線断面図であり、それぞれ接続直上部とそれ以外の場所である。本発明においては表面電極６４上にオーミック接触を有する柔らかい金属膜６２を有し、配線６１との接触部に圧力をかけている。本構成によって、半田付けや接着剤がなくても接触抵抗の低い電気的配線を得ることが出来る。ここでは、金属膜としてＡｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａを少なくとも１つ以上を含む物質であることが好ましく、配線としてもＡｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａを少なくとも１つ以上を含む物質であることが好ましい。

以下本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１Ａは本発明の実施形態１における太陽電池の接続の斜視図であり、図１Ｂは同平面図、図１Ｃは図１ＢのＩ―Ｉ線断面図、図１Ｄは図１ＢのII―II線断面図であり、それぞれ接続直上部とそれ以外の場所である。まず、少なくとも表面が絶縁性である帯状の基板７，１７上に裏面電極膜６，１６を形成した。具体的には、基板７，１７は厚み０．８ｍｍで１０５ｍｍ角のＳｉＯ₂系絶縁膜を有するステンレス基板を用いた。裏面電極膜６，１６は、厚み０．４μｍのＭｏをマグネトロンスパッタ法で形成した。

次に、裏面電極膜６，１６の一部を、ストライプ状に等間隔で複数除去することによって、複数の短冊状に加工した。裏面電極１６の除去はレーザスクライブ法によって行い、その除去幅は６０μｍとし、３０本とした。次に、太陽電池素子本体１５を形成した。本実施形態の場合は蒸着法により厚さ２μｍのＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂からなる光吸収層を形成した。その後ＩｎＳ溶液による表面処理とＣｄＳバッファ層形成を行うことにより、太陽電池のｐｎ接合を形成した。

その後、Ｍｏより上部の膜をメカニカルスクライブ法により分割した。実施形態の図面上ではこの２工程で分割された部分を太陽電池素子本体１５とした。

さらに、透明な低抵抗インジウム−錫酸化物合金（ＩＴＯ）膜をスパッタリング法にて形成し、表面電極１４とした。最後に、Ｍｏより上部の膜を、メカニカルスクライブ法により除去することにより太陽電池の素子分離を行った。ここで、薄膜太陽電池を用いたモジュールは、基板内で直列接続を行うことが出来るために、所望の動作電流・動作電圧を得るために、段数を調整することが出来る。本実施形態では３１個の太陽電池素子が直列接続されることになるが、サイズや段数はこれに固定されるものでなく、必要に応じて任意に選ぶことができる。

次に、太陽電池の接続について説明する。本実施形態では、太陽電池を構成する各太陽電池素子の大きさは、直列方向に基本的には３ｍｍ幅で、その垂直方向（奥行き方向）に９８ｍｍである。左右端の太陽電池素子の幅は４ｍｍとした。

この太陽電池の中で、右端の太陽電池素子（裏面電極から電流を取り出す太陽電池素子）において、奥行き方向中央から±４０、±２０、０ｍｍの位置を中心として幅４ｍｍ奥行き４ｍｍの部分（計５箇所）のｐｎ接合部及び表面電極層を機械的にスクライブして取り去り、裏面電極を露出させた。

その後、この太陽電池の中で、左・右端の太陽電池素子（上・裏面電極から電流を取り出す太陽電池素子）において、Ｎｉ_0.9Ｃｒ_0.1を５０ｎｍの厚さで蒸着し、ついでＡｕを２００ｎｍの厚さで連続的に蒸着した。表面電極上は、幅０．５ｍｍ、奥行き９５ｍｍのバーの左側に、奥行き方向中央から±４０、±２０、０ｍｍの位置を中心として幅２．５ｍｍ、奥行き２ｍｍの部分が飛び出た形状であり、一般的なバスバーとして用いた。１６は奥行き方向中央から±４０、±２０、０ｍｍの位置を中心として幅３ｍｍ、奥行き２ｍｍの長方形５箇所である。これらの膜はメタルマスクを用いてＥＢ蒸着により形成した。この膜はＩＴＯに対してオーミック性接触を有する代表的な膜であり、裏面電極（Ｍｏ）に対しても密着性が高い膜であるが、本発明には必須の要素ではないので図示は省略した。

この後、両端の太陽電池素子の幅が４ｍｍになるように、太陽電池の外側をダイシング装置で切断した。この場合、幅は９５ｍｍとなり、奥行き方向の切断後の長さは９８ｍｍとした。本実施形態ではダイシング装置を用いたが基板を鋭利に切断できる装置であればよい。

このようにして作製した太陽電池を、直列接続配線をつける部分が隣り合わせになるように配列し、裏面を耐熱テープで固定した。その後、露出した第１の太陽電池の裏面電極と、オーミック接触層を形成した第２の太陽電池の表面電極２にまたがるように、幅２ｍｍ長さ６ｍｍ厚さ０．２ｍｍのハンダ付きリボン（主材質はＡｌ）５本をのせ、ハンダ付けを行い、太陽電池群を形成した。

最後に、この太陽電池群を太陽電池封止用透明シートで挟み、強化ガラス上にラミネートを行った。このようにして作製した太陽電池モジュールの特性を図２に示す。太陽電池特性測定における標準光たるＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の照射下でアパーチャエリアにおいて電流電圧特性を計測した結果、従来法で作製したものよりも電流密度が２／１００増加した。

本実施形態の場合、配線によるデッドエリアは太陽電池１枚当たり１４４ｍｍ²であり、全体の面積に対して１．５％となる。従来の接続の方法の場合は電極部の幅が片側２ｍｍであり、デッドエリアは３９２ｍｍ²（全体の面積に対して４．０％）であり、デッドエリアを約４０％にできた。

本実施形態の場合、表面電極を有する太陽電池素子においては、配線及びバスバーに隠れて発電に寄与しない部分を除いた面積（実効面積）、裏面電極に接する太陽電池においては除去した部分を除いた面積（実効面積）は、それぞれ３．１８ｃｍ²及び３．３２ｃｍ²であり、その他の太陽電池素子の面積２．９４ｃｍ²に比べて、８／１００及び１３／１００大きい。直列接続を行った場合には面積の差は効率ロスになるが、本実施形態の場合は３１段接続であるので効率ロスは計算上約１／３００となる。しかし、デッドエリア低減の効果が２／１００あるので、総合的には効率向上につながっている。ここで、すべての太陽電池素子が同じ面積の場合には、各素子の負荷特性が同じなので、各素子の最適負荷と太陽電池全体としての最適負荷が同じとなり、出力のロスはない。しかしながら、最端太陽電池素子の面積がその他の太陽電池素子の面積の１．５倍の場合、最適負荷の違いから、効率の低下が１／６０になり、デッドエリア低減の効果がほぼ打ち消される。同様に、最端太陽電池素子の面積がその他の太陽電池素子の面積の０．５倍の場合も、効率の低下が１／６０になり、デッドエリア低減の効果がほぼ打ち消される。

太陽電池に与える影響は接続配線よりも接続間隔によるところが大きい。たとえば、中央から±４０、±３０、±２０、±１０、０ｍｍの位置を中心として幅１．５ｍｍの部分のｐｎ接合部及び表面電極部を機械的に取り去り、最端太陽電池素子の幅を３．５ｍｍとし、裏面電極を露出させ上記と同様に０．５ｍｍ幅のリボン配線をハンダ付けを行った場合、アパーチャエリアにおいて電流電圧特性を計測した結果、従来法で作製したものよりも電流密度が３／１００増加した。この場合のデッドエリアは４９ｍｍ²であり、デッドエリアは従来比約１／４になった。

バスバー電極がない場合には表面電極の抵抗損が大きくなるために、配線の間隔はより短い方が効果があった。具体的にはシート抵抗が２０Ω／□の表面電極を用いた場合には、電極間隔は１０ｍｍ以下が好ましい。

また、配線を設置する間隔は正確にこの値でなくてもよいが、同じ太さの配線を用いる場合には等間隔に設置するのが好ましい。また、この間隔は上下電極のシート抵抗によって最適値が決まる。本実施形態では抵抗は２０オーム／□であり、この場合、配線間隔は４０ｍｍ以下であれば、従来法による接続に比べて遜色ない電流電圧特性が得られた。

ここで、配線用のハンダリボンとして幅２ｍｍのものを用いているが、ハンダリボンの幅としては、１本当たりに流れる電流量から考えて、ハンダリボンの抵抗や接触抵抗に起因する電流損が、本来の太陽電池の特性から無視できるくらい小さければよく、具体的には、本実施形態で用いた幅３ｍｍ長さ９８ｍｍの太陽電池を直列接続した太陽電池を用いた場合には、本実施形態で例示した集電間隔（２０ｍｍ）において、集電電極の幅は０．２ｍｍであっても、実用上太陽電池に特性の影響を与えなかった。

（実施形態２）
図３Ａは本発明の太陽電池モジュールにおける太陽電池の接続状態の平面図である。図３Ｂは図３ＡのIII―III線断面図、図３Ｃは図３ＡのIV―IV線断面図であり、それぞれ接続直上部とそれ以外の場所である。まず、まず、実施形態１と同様に太陽電池素子を裏面電極膜４６を形成した。次に、裏面電極膜４６の一部を、ストライプ状に等間隔で複数除去することによって、複数の短冊状に加工した。裏面電極４６の除去はレーザスクライブ法によって行い、その除去幅は６０μｍとし、３１本実施した。次に、太陽電池素子本体４５を実施形態１と同様に太陽電池の素子分離工程まで行った。実施形態２の場合は、各分離工程において加工数が１異なるだけでほかは同じである。

次に、太陽電池の接続について説明する。本実施形態２では、太陽電池を構成する各太陽電池素子の大きさは、直列方向に基本的には３ｍｍ幅で、その垂直方向（奥行き方向）に９８ｍｍである。右端の太陽電池素子の幅のみが４ｍｍである。この太陽電池の中で、右端の太陽電池素子（裏面電極から電流を取り出す太陽電池素子）において、中央から±４０、±２０、０ｍｍの位置を中心として±１．５ｍｍの部分（計５箇所）のｐｎ接合部及び表面電極部を機械的にスクライブして取り去り、裏面電極４６を露出させた。また、この太陽電池の中で、左端の太陽電池素子（表面電極から電流を取り出す太陽電池素子）の外側の裏面電極においても、ｐｎ接合部及び表面電極部を２ｍｍ幅の領域を機械的にスクライブして取り去り、裏面電極４６を露出させた。右端の太陽電池素子の奥行き方向中央から±４０、±２０、０ｍｍの位置を中心として±１ｍｍの部分（計５箇所）と、左端の太陽電池素子のさらに外側に０．５ｍｍの距離を開けて幅１ｍｍの領域にＮｉ_0.9Ｃｒ_0.1とＡｕとを連続的にそれぞれ５０ｎｍ、２００ｎｍ蒸着した。

その後、３１段に接続されている太陽電池の外側をダイシング装置で切断した。本実施形態の場合、太陽電池の左端は、最左の太陽電池素子の２ｍｍ外側とし、右端は最右の太陽電池素子の右端の部位である。本例の場合、幅９６ｍｍ奥行き９８ｍｍとした。

このようにして作製した太陽電池を、直列接続配線をつける部分が隣り合わせになるように配列し、裏面を耐熱テープで固定した。その後、幅２ｍｍ長さ４．５ｍｍのハンダ付きリボン４１の右３ｍｍの部分を第２の太陽電池の前工程で露出させた裏面電極上に乗せ、ハンダごてを用いてハンダ付けを行った。このようにして２個の配線付太陽電池を接続した。もう一方の１．５ｍｍの部分は第１の太陽電池の裏面電極４６にハンダ付けを行った。最後に、この太陽電池群を太陽電池封止用透明シートで挟み、強化ガラス上にラミネートを行った。

このようにして作製した太陽電池モジュールの特性は、標準光たるＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²下に置き、アパーチャエリアにおいて電流電圧特性を計測した結果、図４のように従来法で作製したものよりも電流密度が１／１００増加した。この場合のデッドエリアは１枚当たり２６８ｍｍ²であり、全体の面積に対して２．８％となった。通常の接続の場合は電極部の幅が片側２ｍｍであり３９２ｍｍ²（全体の面積に対して４．０％）であり、デッドエリアを約７０％にできた。

（実施形態３）
図５Ａは本発明の太陽電池モジュールにおける太陽電池の接続状態の平面図である。図５Ｂは図５ＡのＶ―Ｖ線断面図、図５Ｃは図５ＡのVI―VI線断面図であり、それぞれ接続直上部とそれ以外の場所である。まず、まず、実施形態１と同様に太陽電池素子を裏面電極膜６６を形成した。次に、裏面電極膜６６の一部を、ストライプ状に等間隔で複数除去することによって、複数の短冊状に加工する。裏面電極６６の除去はレーザスクライブ法によって行い、その除去幅は６０μｍとし、３０本実施した。次に、太陽電池素子本体６５を実施形態１と同様に太陽電池の素子分離工程まで行った。

次に、太陽電池の接続について説明する。本実施形態では、太陽電池を構成する各太陽電池素子の大きさは、直列方向に基本的には３ｍｍ幅で、その垂直方向（奥行き方向）に９８ｍｍである。左右端の太陽電池素子の幅は４ｍｍとした。この太陽電池の中で、右端の太陽電池素子（裏面電極から電流を取り出す太陽電池素子）において、奥行き方向中央から±４０、±２０、０ｍｍの位置を中心として幅４ｍｍ、奥行き４ｍｍの部分（計５箇所）のｐｎ接合部及び表面電極層を機械的にスクライブして取り去り、裏面電極６６を露出させた。

その後、この太陽電池の中で、第１の太陽電池の最右の太陽電池素子（上・裏面電極から電流を取り出す太陽電池素子）において、幅０．５ｍｍ、奥行き９５ｍｍのバーの左側に、奥行き方向中央から±４０、±２０、０ｍｍの位置を中心として幅２．５ｍｍ、奥行き２ｍｍの部分が飛び出た形状に蒸着し、電極コンタクト層６６とした。その厚さはＮｉ_0.9Ｃｒ_0.1とＡｕがそれぞれ５０ｎｍ、２００ｎｍである。この金属膜はＩＴＯに対してオーミック性接触を有する代表的な複合膜であり、かつ１気圧程度の圧力で変形可能な柔らかい金属膜である。

また、第１の太陽電池に関しても前述と同じ蒸着工程において、奥行き方向中央から±４０、±２０、０ｍｍの位置を中心として幅３ｍｍ、奥行き２ｍｍの長方形を５箇所蒸着した。裏面電極（Ｍｏ）に対しても密着性が高い膜である。この膜は必須ではないために図示を省略した。

この後、両端の太陽電池素子の幅が４ｍｍになるように、太陽電池の外側をダイシング装置で切断した。この場合、幅は９５ｍｍとなり、奥行き方向の切断後の長さは９８ｍｍとなる。

このようにして作製した太陽電池を、露出した第１の太陽電池の裏面電極６６に幅２ｍｍ長さ６ｍｍのハンダ付きリボン６１（主材質はＡｌ）の右半分（３ｍｍ長）をのせ、ハンダ付けを行った。その後、直列接続配線をつける部分が隣り合わせになるように配列し、この太陽電池群を太陽電池封止用透明シートで挟み、透明な強化ガラス上に受光面が下になるように設置し、裏面にはバックシートを配置した。このモジュールを厚さ４ｍｍの平らな強化ガラス上に載せ、バックシートの上から平らな板を載せ、０．５ｋｇＷ／ｃｍ²の圧力を加えた。この加圧工程中に下部ガラス側から各素子ごとに一定量の光を当てて発生する電圧を測定した。電圧の異常があった場合には板をはずして正常な太陽電池と交換した。すべての太陽電池が正常であることを確認した後に、このモジュールをラミネート装置に設置し、真空中で脱気をし、バックシート側から大気圧で太陽電池を加圧しつつラミネート加工を行った。その際の形成条件は、脱気を６分間実行後、バックシート側の圧力を大気圧にし、１５０℃、５分間加熱した。

このようにして作製した太陽電池モジュールの特性は、標準光たるＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²下に置き、アパーチャエリアにおいて電流電圧特性を計測した結果、図６のように従来法で作製したものよりも電流密度が２／１００増加した。また、表面電極上でハンダ付けを行っていないために、曲線形状因子（フィルファクター）も１／１００向上した。

本実施形態の場合、配線によるデッドエリアは太陽電池１枚当たり１４４ｍｍ²であり、全体の面積に対して１．５％となった。従来の接続の方法の場合は電極部の幅が片側２ｍｍであり、デッドエリアは３９２ｍｍ²（全体の面積に対して４．０％）であり、デッドエリアを約４０％にできた。ここで、金属膜６２としてＡｕ／ＮｉＣｒを用いているが、このほかＡｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａなどを含む１気圧程度の力で変形可能な金属であれば同等の効果が得られた。また、配線６１の母材としてＡｌを用いたが、このほかＡｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａなどを含む１気圧程度の力で変形可能な金属であれば同等の効果が得られた。

本実施形態ではいずれも太陽電池としてＣＩＳ系太陽電池の例を示したが、上下に電極層を有する薄膜太陽電池であれば、このほかアモルファスシリコン太陽電子や微結晶シリコン太陽電池、ＣｄＴｅ太陽電池、有機太陽電池でも同等の効果が得られた。また、本実施形態では直列接続を示したが、並列接続に用いても同様に効果が得られる。

本発明にかかる太陽電池は、屋内から屋外にかけて広く電力供給源として用いられる。化石燃料の代替エネルギー源として利用することにより、地球環境保護等として有用である。現在では住宅の屋根・工場の屋上・ビルの壁面などでの電力供給源、電灯線のないところでの独立電源（標識や街灯）、携帯用機器の電源、ソーラーカー・人工衛星等の応用商品に使用することが出来る。

図１Ａは本発明の実施形態１における太陽電池の接続の斜視図。図１Ｂは同平面図。図１Ｃは図１ＢのＩ―Ｉ線断面図、図１Ｄは図１ＢのII―II線断面図。 図２は本発明の実施形態１と従来技術における太陽電池の電流電圧特性の図。 図３Ａは本発明の実施形態２における平面図。図３Ｂは図３ＡのIII―III線断面図。図３Ｃは図３ＡのIV―IV線断面図。 図４は本発明の実施形態２と従来例における太陽電池の電流電圧特性の図。 図５Ａは本発明の実施形態３における平面図。図５Ｂは図５ＡのV―V線断面図。図５Ｃは図５ＡのVI―VI線断面図。 図６は本発明の実施形態３と従来例における太陽電池の電流電圧特性の図。 図７Ａは従来の太陽電池の接続の上面図。図７Ｂは図７ＡのVII―VII線断面図。 図８は従来の技術における太陽電池のデッドエリアを低減する方法の一例断面図。 図９Ａは従来の技術における太陽電池の配線方法の一例平面図。図９Ｂは同断面図。

符号の説明

１ 第１の太陽電池
２ 第２の太陽電池
６ 第１の裏面電極
７ 第１の絶縁性基板
１４ 第２の表面電極
１７ 第２の絶縁性基板
１１，２１，４１，６１，８１，９１ 配線
１２，１３，２２，２３，４２，４３，６３，８２，８３ ハンダ
９２，９３ 導電性接着剤
２４，４４，６４，８４，９４ 表面電極
１５，２５，４５，６５，８５，９５ 太陽電池本体
１６，２６，４６，６６，８６，９６ 裏面電極
２７，４７，６７，８７，９７ 基板
６２ 金属膜（Ａｕ）

Claims (9)

1. 絶縁性基板上に裏面電極と光吸収層と表面電極からなる太陽電池素子が直列接続されている第１の太陽電池と、絶縁性基板上に裏面電極と光吸収層と表面電極からなる太陽電池素子が直列接続されている第２の太陽電池とを直列接続した太陽電池モジュールであって、
   前記第１の太陽電池の裏面電極と、前記第２の太陽電池の表面電極とを接続する配線が複数存在することを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記第１の太陽電池の裏面電極に接する太陽電池素子は、前記第１の太陽電池を構成する他の太陽電池素子と形状が異なり、かつ面積が0.5倍以上1.5倍以下である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記配線の設置間隔が４０ｍｍ以下である請求項２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記第２の太陽電池の表面電極に接する太陽電池素子は、前記第２の太陽電池を構成する他の太陽電池素子と形状が異なり、かつ面積が0.5倍以上1.5倍以下である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記配線の設置間隔が４０ｍｍ以下である請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記表面電極と前記配線との間に、前記表面電極とオーミック性接触を有し、かつ応力変形性の高い金属膜を含む請求項1に記載の陽電池モジュール。
7. 前記金属膜は、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＧａから選ばれる少なくとも一つを含む金属膜である請求項６に記載の太陽電池モジュール。
8. 前記配線は、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＧａから選ばれる少なくとも一つを含む配線である請求項６記載の太陽電池モジュール。
9. 前記金属膜と前記配線は加圧下でラミネート加工されている請求項６に記載の太陽電池モジュール。

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