JP2008186928A - 太陽電池および太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池素子にクラックが入ることを防止できる太陽電池および太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池は、シリコン基板１と、非受光面バスバー電極３Ｎと、受光面バスバー電極３Ｒと、コネクタ２とを備えている。シリコン基板１は、互いに表裏の関係にある非受光面１Ｎおよび受光面１Ｒを有している。非受光面バスバー電極３Ｎは、シリコン基板１の非受光面１Ｎの上に形成されている。受光面バスバー電極３Ｒは、受光面１Ｒのうちシリコン基板１を挟んで非受光面バスバー電極３Ｎと正対する領域の外側の領域の上に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池および太陽電池モジュールに関し、特に、バスバー電極を有する太陽電池および太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池には、シリコン基板などからなる太陽電池素子と、この太陽電池素子上に形成されたフィンガー電極およびバスバー電極を有しているものがある。また、１枚の太陽電池素子のみでは電気出力が小さい場合、コネクタ（インナーリード）により互いに電気的に直並列に接続された複数の太陽電池素子を有する太陽電池モジュールが用いられることがある。

以下に、従来の一般的な太陽電池モジュールについて説明する。
図１５は、従来の太陽電池モジュールの受光面を概略的に示す平面図である。なお図１６は図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う部分断面図であり、図１７はＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う部分断面図である。

図１５〜図１７を参照して、太陽電池モジュール６０Ｃは複数の太陽電池５０Ｃが連結されて構成されている。１つの太陽電池５０Ｃは、太陽電池素子であるシリコン基板１を有している。シリコン基板１の受光面側（図示されている側）およびその反対側である非受光面側には、通常、バスバー電極３が形成されている。また、受光面側には、このバスバー電極３に垂直な多数のフィンガー電極４が形成されている。フィンガー電極４は光生成キャリアを収集する機能を有している。バスバー電極３はこの収集されたキャリアを集電する機能を有している。

シリコン基板１は、ｐ型半導体基板の受光面側にｎ型拡散層が形成されているものである。バスバー電極３およびフィンガー電極４は、銀ペースト等がシリコン基板１上にスクリーン印刷され、焼き付けられることにより形成されている。

コネクタ２が半田５によりバスバー電極３に接続されている。このコネクタ２を介して、複数のシリコン基板１が相互に電気的に接続されている。なお、コネクタ２は、半田で被覆された銅箔が所定の長さに切断されて形成されている。コネクタ２の接続は、ホットエア等でこの被覆半田を溶かして熱溶着することにより行なわれる。

シリコン基板１の表裏のそれぞれに位置するバスバー電極３およびコネクタ２は、シリコン基板１を挟んで正対している。

一方、特開２００５−３１７９０４号公報には、上記の一般的な太陽電池および太陽電池モジュールの課題が記載されている。すなわち、インナーリード（コネクタ）２とバスバー電極３とが熱溶着（半田付け）される際に、バスバー電極３の端部とシリコン基板１との境界部分に大きな応力が生じ、ストレスが集中する課題があると記載されている。この公報で開示された技術では、この応力を低減するために、半田５とバスバー電極３の端部とが直接接合されないような構成がとられている。たとえば図１８に示すように被覆体６が覆う構成が用いられている。

他方、特開２００４−１１９６８７号公報にも、上記の一般的な太陽電池および太陽電池モジュールの課題が記載されている。すなわち、インナーリード（コネクタ）２とバスバー電極３とが熱溶着（半田付け）される際に、両者の熱収縮率の違いが問題となると記載されている。この公報では、上記熱収縮の相違が生じる範囲を小さくする構成がとられている。たとえば図１９に示すように、非受光面側（裏面側）において、インナーリード（コネクタ）２がバスバー電極３上ではなくフィンガー電極４上に設けられている。
特開２００５−３１７９０４号公報 特開２００４−１１９６８７号公報

図１５〜図１７に示された一般的な太陽電池および太陽電池モジュールでは、コネクタ２とバスバー電極３とが熱溶着（半田付け）される際に、バスバー電極３の外縁と太陽電池素子（シリコン基板）１との界面の位置Ｃ（図１７）に大きな応力が生じ、クラックが発生することがあるという問題があった。

また、特開２００５−３１７９０４号公報で開示されている上記太陽電池および太陽電池モジュールでは、被覆体６が形成されている分だけインナーリード（コネクタ）２とバスバー電極３とが半田付けされる面積が小さくなってしまう。その結果、接合強度が低下するという問題があった。また、被覆体６の付加により製造コストが増大する問題があった。

なお、バスバー電極３の一部が被覆体６に覆われた分だけバスバー電極３が大きくされれば、被覆体６があっても半田付け面積は維持される。しかし、バスバー電極３により光が遮断される面積が大きくなるため、発電効率が低下してしまう。

また、特開２００４−１１９６８７号公報で開示されている上記太陽電池および太陽電池モジュールでは、バスバー電極３よりも細いフィンガー電極４上にインナーリード（コネクタ）２が半田付けされるため、接合強度が低下するという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コネクタとバスバー電極との接合強度および発電効率を維持しながら、太陽電池素子にクラックが入ることを防止することができる太陽電池および太陽電池モジュールを提供することである。

本発明の一の局面に従う太陽電池は、太陽電池素子と、第１および第２バスバー電極と、第１および第２コネクタとを備えている。太陽電池素子は、互いに表裏の関係にある第１および第２主面を有している。第１バスバー電極は、太陽電池素子の第１主面の上に形成されている。第２バスバー電極は、第２主面のうち太陽電池素子を挟んで第１バスバー電極と正対する領域の外側の領域の上に形成されている。第１および第２コネクタのそれぞれは、第１および第２バスバー電極の各々の上に半田で接合されている。

本発明の一の局面に従う太陽電池では、第２バスバー電極が第２主面のうち太陽電池素子を挟んで第１バスバー電極と正対する領域の外側の領域の上に形成されている。これにより、第２バスバー電極の外縁と、太陽電池素子との界面の位置における引張応力が抑制される。よって、応力によるクラックを防止することができる。

また、第１および第２コネクタのそれぞれが、第１および第２バスバー電極の各々の上に接合されている。これにより、第１または第２コネクタがフィンガー電極上に接合される場合に比して、半田付けの接合面積が大きくなる。よって、接合強度が高められる。

本発明の他の局面に従う太陽電池は、太陽電池素子と、第１および第２バスバー電極と、第１および第２コネクタとを備えている。太陽電池素子は、互いに表裏の関係にある第１および第２主面を有している。第１および第２バスバー電極は、太陽電池素子の第１および第２主面のそれぞれの上に形成されている。第１コネクタは、第１バスバー電極の上にはんだで接合されている。第２コネクタは、第２主面のうち太陽電池素子を挟んで第１バスバー電極と正対する領域の外側の領域の上に設けられ、第２バスバー電極に半田で接合されている。

本発明の他の局面に従う太陽電池では、第２コネクタが第２主面のうち太陽電池素子を挟んで第１バスバー電極と正対する領域の外側の領域の上に設けられている。これにより、第２バスバー電極の外縁と、太陽電池素子との界面の位置における引張応力が抑制される。よって、応力によるクラックの発生を防止することができる。

また、第１および第２コネクタのそれぞれが、第１および第２バスバー電極の各々の上に接合されている。これにより、第１または第２コネクタがフィンガー電極上に接合される場合に比して、半田付けの接合面積が大きくなる。よって、接合強度が高められる。

本発明のさらに他の局面に従う太陽電池は、太陽電池素子と、第１および第２バスバー電極と、第１および第２コネクタとを備えている。太陽電池素子は、互いに表裏の関係にある第１および第２主面を有している。第１および第２バスバー電極は太陽電池素子の第１および第２主面のそれぞれの上に形成されている。第１コネクタは、第１バスバー電極の上に半田で接合されている。第２コネクタは、第２バスバー電極の上に半田で接合され、第１バスバー電極の外縁のうち太陽電池素子の一方側に位置する部分から第１主面の面内方向について一方側へ０．５ｍｍ以上離れた位置に外縁の一方側が位置している。

本発明のさらに他の局面に従う太陽電池では、第２コネクタが第１バスバー電極の外縁のうち太陽電池素子の一方側に位置する部分から第１主面の面内方向について一方側へ０．５ｍｍ以上離れた位置に外縁の一方側が位置している。これにより、第２バスバー電極の外縁と、太陽電池素子との界面の位置における引張応力が抑制される。よって、応力によるクラックの発生を防止することができる。

また、第１および第２コネクタのそれぞれが、第１および第２バスバー電極の各々の上に接合されている。これにより、第１または第２コネクタがフィンガー電極上に接合される場合に比して、半田付けの接合面積が大きくなる。よって、接合強度が高められる。

本発明の太陽電池モジュールは、上記のいずれかに記載の太陽電池を複数備え、互いに隣り合う太陽電池の一方の第１コネクタと他方の第２コネクタとが一体となっていることにより複数の太陽電池が互いに電気的に接続されている。

本発明の太陽電池モジュールでは、複数の太陽電池が互いに電気的に接続されている。このため、単一の太陽電池の場合と比して、大きな電気出力を得ることができる。

上記の太陽電池モジュールにおいて好ましくは、複数の太陽電池のそれぞれの太陽電池素子が一の方向に沿って等間隔に並んでおり、この一の方向と鋭角をなすように第１および第２バスバー電極が延びている。

これにより、すべての太陽電池素子に対して同じパターンで第１および第２バスバー電極を形成することができる。

上記の太陽電池モジュールにおいてさらに好ましい一の局面としては、複数の太陽電池のそれぞれにおいて、複数の第１および第２バスバー電極のそれぞれについての上記鋭角が互いに等しい角である。

これにより、複数の第１および第２バスバー電極のそれぞれに接合される第１および第２コネクタの長さを統一化することができる。

上記の太陽電池モジュールにおいてさらに好ましい他の局面としては、複数の太陽電池のそれぞれにおいて、複数の第１および第２バスバー電極が互いに平行に延びている。

これにより、複数の第１および第２バスバー電極に挟まれたフィンガー電極の長さを統一化できる。

以上説明したように本発明によれば、コネクタとバスバー電極との接合強度および発電効率が維持されながら、太陽電池素子にクラックが入ることを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の実施の形態１における太陽電池の構成を概略的に示す部分断面図および平面図である。なお、図１の断面位置は図２のＩ−Ｉ線に沿う。

図１および図２を参照して、本実施の形態の太陽電池５０は、非受光面（第１主面）１Ｎおよび受光面（第２主面）１Ｒを表裏に有するシリコン基板（太陽電池素子）１を備えている。シリコン基板１の非受光面１Ｎには、非受光面バスバー電極（第１バスバー電極）３Ｎが形成されている。非受光面バスバー電極３Ｎの上には、非受光面１Ｎ側のコネクタ（第１コネクタ）２が半田５で接合されている。シリコン基板１の受光面１Ｒには、受光面バスバー電極（第２バスバー電極）３Ｒが形成されている。受光面バスバー電極３Ｒの上には、受光面１Ｒ側のコネクタ（第２コネクタ）２が半田５で接合されている。また、受光面１Ｒ上には多数本のフィンガー電極４（図２）が受光面バスバー電極３Ｒと交差するように多数本形成されている。

図１を参照して、受光面バスバー電極３Ｒは、受光面１Ｒのうちシリコン基板１を挟んで非受光面バスバー電極３Ｎと正対する領域ＯＮの外側の領域の上に形成されている。また、非受光面バスバー電極３Ｎは、非受光面１Ｎのうちシリコン基板１を挟んで受光面バスバー電極３Ｒと正対する領域ＯＲの外側の領域の上に形成されている。

図１および図２を参照して、シリコン基板１は、単結晶または多結晶シリコンからなる。シリコン基板１の内部には、ボロン（Ｂ）などの不純物を多く含んだｐ型半導体層と、リン（Ｐ）などの不純物を多く含んだｎ型半導体層が接しているｐｎ接合が形成されている。シリコン基板１の形状は、たとえば、主面の形状が１辺の長さ寸法が１０〜１５ｃｍの正方形であり、厚み寸法が０．１〜０．４ｍｍである。

非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒは、たとえば銀（Ａｇ）からなる。非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒの形状は、たとえば幅寸法１〜４ｍｍの帯状形状であり、非受光面１Ｎおよび受光面１Ｒのそれぞれに２本形成されている。なお、この本数は２本に限らず、３本以上とすることもできる。

コネクタ２は、たとえば半田が厚さ２０〜７０μｍコートされた銅（Ｃｕ）からなる。コネクタ２の形状は、たとえば幅寸法１〜４ｍｍの帯状である。

フィンガー電極４は、たとえば銀（Ａｇ）からなる。フィンガー電極４の形状は、たとえば幅寸法０．１〜０．２ｍｍの帯状であり、シリコン基板１の１辺に平行であり、バスバー電極３Ｒと交差する方向に多数本形成されている。

次に、本実施の形態の太陽電池の製造方法について説明する。
主に図３を参照して、ｐｎ接合を有するシリコン基板１に、スクリーン印刷法により銀ペーストのパターンが形成される。その後に焼成が行なわれ、非受光面バスバー電極３Ｎ、受光面バスバー電極３Ｒおよびフィンガー電極４が形成される。

続いて、複数のコネクタ２のそれぞれが、非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒの各々に沿って接触した状態で固定される。そして、コネクタ２にホットエアが吹き付けられる。これにより半田５が溶解し、コネクタ２が非受光面バスバー電極３Ｎまたは受光面バスバー電極３Ｒに熱溶着される。これにより、太陽電池５０（図２）が得られる。

次に、本実施の形態の太陽電池と従来の太陽電池との間の熱応力の差異を検討するために、本願発明者により行なわれたシミュレーションについて説明する。なお、この熱応力は、上述した熱溶着の際に生じるものである。

図４（ａ）〜図４（ｆ）は、応力シミュレーションが行なわれた太陽電池の形状のうち代表的なものの概略断面図である。シミュレーション条件としては、図４（ａ）に示されるような、非受光面バスバー電極３Ｎと受光面バスバー電極３Ｒとがシリコン基板１を挟んで完全に正対する位置を基準位置とした。そして、図４（ｂ）〜図４（ｆ）に示されるように、非受光面バスバー電極３Ｎと受光面バスバー電極３Ｒとの、非受光面１Ｎの面内方向についての相対位置の基準位置からのズレ寸法（ズレ量）Ｘを変化させた。

この変化の下、受光面バスバー電極３Ｒの外縁から非受光面１Ｎの面内方向についてズレ量Ｘだけ隔てられた非受光面バスバー電極３Ｎの外縁部分と、シリコン基板１との界面の位置Ｅにおける応力の計算をおこなった。なお、位置Ｅはズレ量Ｘがゼロから増加していくに従い、図４（ｂ）〜図４（ｄ）のように受光面バスバー電極３Ｒの形成された領域下を通過し、やがて図４（ｆ）のように受光面バスバー電極３Ｒの形成された領域下から外れる位置である。

また、非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒの幅寸法は、共に３．１ｍｍとされた。そして、非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒのそれぞれに沿って、幅２．５ｍｍのコネクタ２が半田５を介して接合されるものとした。コネクタ２の側部からは非受光面バスバー電極３Ｎまたは受光面バスバー電極３Ｒが寸法０．３ｍｍに渡ってはみ出す形状とされた。

図５は太陽電池の形状と応力との関係のシミュレーションの結果を概略的に示すグラフである。なお、図中の矢印ａ〜ｆのそれぞれは、図４（ａ）〜図４（ｆ）の状態の各々に対応している。

図４（ｂ）および図５を参照して、ズレ量Ｘが０．３ｍｍの状態において、引っ張り応力は最大値（約２．６×１０⁸ＭＰａ）となった。なお、ズレ量Ｘが０．３ｍｍの状態とは、受光面１Ｒ側のコネクタ２の外縁の直下に非受光面バスバー電極３Ｎの外縁が位置し、かつ非受光面１Ｎ側のコネクタ２と受光面１Ｒ側のコネクタ２とがシリコン基板１を挟んで部分的に対向する状態である。ズレ量Ｘが０．３ｍｍから小さくなるに従って引張応力は小さくなり、ズレ量Ｘがゼロとなると引張応力は１．２×１０⁸ＭＰａにまで低下した。

主に図４（ｅ）、図４（ｆ）および図５を参照して、ズレ量Ｘが３．１ｍｍ以上の範囲において、引張応力は最小値（約１×１０⁸ＭＰａ）でほぼ一定となった。なお、ズレ量Ｘが３．１ｍｍ以上の状態とは、受光面バスバー電極３Ｒがシリコン基板１を挟んで非受光面バスバー電極３Ｎと正対する領域ＯＮ（図１）の外側の領域に位置している状態である。

本実施の形態によれば、図１に示されように、受光面バスバー電極３Ｒが受光面１Ｒのうちシリコン基板１を挟んで非受光面バスバー電極３Ｎと正対する領域ＯＮの外側の領域の上に形成されている。これにより、非受光面バスバー電極３Ｎの外縁部分と、シリコン基板１との界面の位置Ｅ（図４）における引張応力が低い状態（図５でズレ量Ｘが矢印ｅで示す値より大きい状態）とすることができる。よって、応力によるクラックの発生を防止することができる。

また、図５におけるズレ量Ｘがｅより大きい状態における位置Ｅ（図４）の引張応力の値は低い値でほぼ一定である。よって、非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒの相対位置が製造誤差によりばらついても、引張応力のばらつきを低い値で安定的に保つことができる。これにより、非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒの形成時の銀ペーストの印刷が高精度に行なわれなくても、応力によるクラックの発生を防止することができる。

なお、図１５〜図１７に示す従来の太陽電池において界面の位置Ｃ（図１７）でクラックが発生しやすかったのは、製造誤差により図６に示すようなズレ量Ｘが生じたためと考えられる。このようなズレが生じると、引張応力は図５の矢印ａの値から矢印ｂの値に向かって急激に増大し、クラックが発生しやすくなると考えられる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す平面図である。以下に、この構成について具体的に説明する。なお、実施の形態１と同一または対応する要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図７を参照して、本実施の形態の太陽電池モジュール６０は、実施の形態１で説明した太陽電池５０（図２）とほぼ同じ太陽電池５０ａ、５０ｂ、５０ｃを備えている。すなわち、太陽電池モジュール６０は、複数のシリコン基板１ａ、１ｂ、１ｃを有している。この複数のシリコン基板１ａ、１ｂ、１ｃは、一の方向（図中矢印Ｐの方向）に沿って等間隔（図中矢印Ｐの長さに対応する間隔）に並んでいる。

シリコン基板１ａには、実施の形態１と同様に、コネクタ２ａ、２ｂが形成されている。なお、コネクタ２ｂは受光面１Ｒａ側に配されており、コネクタ２ａは非受光面側に配されている。実施の形態１で説明されたズレ量Ｘの存在のため、コネクタ２ｂはコネクタ２ａに対して、上記一の方向（図中矢印Ｐの方向）と直交する方向（図中矢印Ｓ１）にシフトした位置に配されている。

シリコン基板１ｂには、実施の形態１と同様に、コネクタ２ｂ、２ｃが形成されている。なお、コネクタ２ｃは受光面１Ｒｂ側に配されており、コネクタ２ｂは非受光面側に配されている。コネクタ２ｂは、太陽電池５０ａにおいては受光面１Ｒａ側のコネクタ（第２コネクタ）であり、この太陽電池５０ａと隣り合う太陽電池５０ｂにおいては非受光面１Ｎｂ側のコネクタ（第１コネクタ）である。すなわち、コネクタ２ｂは、互いに隣り合う太陽電池５０ａ、５０ｂの一方の第１コネクタと、他方の第２コネクタとが一体となった構成を有している。これにより、コネクタ２ｂは、互いに隣り合う太陽電池５０ａと５０ｂとを電気的に接合する配線（インターコネクタ）としての機能を有している。実施の形態１で説明されたズレ量Ｘの存在のため、コネクタ２ｃはコネクタ２ｂに対して、一の方向（図中矢印Ｐの方向）と交差する方向に矢印Ｓ２のようにシフトした位置に配されている。

本実施の形態において、矢印Ｓ２は矢印Ｓ１と逆向きとされる。このため、シリコン基板１ｂ上に形成されている非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極（図７において図示せず）の相対位置は、シリコン基板１ａに形成されているものとは異なっている。よって、非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極の形成時に用いるスクリーン印刷のパターンは、シリコン基板１ａとシリコン基板１ｂとでは異なったものが用いられる。

シリコン基板１ｃには、実施の形態１と同様に、コネクタ２ｃ、２ｄが形成されている。なお、コネクタ２ｄは受光面１Ｒｃ側に配されており、コネクタ２ｃは非受光面側に配されている。コネクタ２ｃは、太陽電池５０ｂにおいては受光面１Ｒｂ側のコネクタ（第２コネクタ）であり、この太陽電池５０ｂと隣り合う太陽電池５０ｃにおいては非受光面１Ｎｃ側のコネクタ（第１コネクタ）である。すなわち、コネクタ２ｃは、互いに隣り合う太陽電池５０ｂ、５０ｃの一方の第１コネクタと、他方の第２コネクタとが一体となった構成を有している。これにより、コネクタ２ｃは、互いに隣り合う太陽電池５０ｂと５０ｃとを電気的に接合する配線（インターコネクタ）としての機能を有している。実施の形態１で説明されたズレ量Ｘの存在のため、コネクタ２ｄはコネクタ２ｃに対して、一の方向（図中矢印Ｐの方向）と交差する方向に矢印Ｓ１のようにシフトした位置に配されている。

本実施の形態の太陽電池モジュール６０によれば、実施の形態１で説明したように、各太陽電池５０ａ、５０ｂ、５０ｃにおけるクラックの発生が防止される。よって、太陽電池モジュール６０の信頼性を高めることができる。

また、太陽電池モジュール６０が互いに電気的に接続された複数の太陽電池５０ａ、５０ｂ、５０ｃを有している。このため、太陽電池が単一の場合に比して、電気出力を高めることができる。

また、非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極の形成時に用いるスクリーン印刷のパターンを複数種用いることにより、非受光面側のコネクタ位置に対する受光面側のコネクタ位置のズレ方向を、隣り合う太陽電池間で逆向きに打ち消すことができる。よって、複数のシリコン基板１ａ、１ｂ、１ｃが一の方向に沿って並ぶように配することができる。

これにより、太陽電池モジュール６０においてシリコン基板１ａ、１ｂ、１ｃを密に配列することができる。また、太陽電池モジュール６０のベルトコンベアによる移送が行ないやすくなる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す平面図である。図８を参照して、本実施の形態の太陽電池モジュール６０は、実施の形態２と同様に複数のシリコン基板１ａ、１ｂが、一の方向（図中矢印Ｐの方向）に沿って等間隔（図中矢印Ｐの長さに対応する間隔）に並んでいる。以下に、この構成について具体的に説明する。なお、実施の形態２と同一または対応する要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃが、上記一の方向（図中矢印Ｐの方向）に対して鋭角θ１だけ回転された方向に延在している。各コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃは複数本存在しており、それぞれにおいて、上記一の方向を基準として時計周りに鋭角θ１方向に延在するものと、反時計周りに鋭角θ１方向に延在するものとが混在している。

また、複数の太陽電池５０ａ、５０ｂのそれぞれの非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒ（図３）の延在方向は、コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃの延在方向に合わせて形成されている。

なお、これ以外の構成は、実施の形態２の太陽電池モジュール（図７）とほぼ同様であるため、同一または対応の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃが一の方向（図中矢印Ｐの方向）に対して鋭角をなすように延びている。このため、実施の形態２のシフト（図７のＳ１、Ｓ２）を設ける必要がない。よって、実施の形態２と異なり、すべてのシリコン基板１ａ、１ｂに対して同じパターンで非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒを形成することができる。

また、複数の太陽電池５０ａ、５０ｂにおいて、複数の非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒのそれぞれが延びる方向と上記一の方向とがなす鋭角が、互いに等しい角（θ１）である。よって、図８に示すように、たとえば複数のコネクタ２ｃの長さを等しい寸法ＬＣに統一することができる。

なお、図８にはシリコン基板１ａ、１ｂが矩形状の場合を示したが、図９に示すように曲線状の外縁を有するシリコン基板１ａ、１ｂを用いることもできる。

また、本実施の形態の説明においては、太陽電池が２つの場合について説明したが、太陽電池の数は３つ以上であってもよい。この場合においては、太陽電池モジュールは、３つ以上のシリコン基板が一の方向に沿って等間隔に配列されている構成を有する。

（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す平面図である。図１０を参照して、本実施の形態の太陽電池モジュール６０は、実施の形態３と同様に、コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれが、一の方向（図中矢印Ｐの方向）に対して鋭角θ１だけ回転された方向に複数延在している。ただし、本実施の形態においては、複数のコネクタ２ａ、２ｂ、２ｃが互いに平行に延びている。

また、複数の太陽電池５０ａ、５０ｂのそれぞれの非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒの延在方向は、コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃの延在方向に合わせて形成されている。

なお、これ以外の構成は、実施の形態３の太陽電池モジュール６０（図８）とほぼ同様であるため、同一または対応の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、実施の形態３と同様に、すべてのシリコン基板１ａ、１ｂに対して同じパターンで非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒを形成することができる。

また、複数の非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒが互いに平行に延びている。これにより、複数の非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒに挟まれたフィンガー電極４の長さを統一化できる。よって、複数の非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒに挟まれたフィンガー電極４の抵抗値を容易に統一化できる。この結果、各フィンガー電極４の集電効率のばらつきを抑制することができる。たとえば、図１０に示すように、受光面１Ｒｂ上の複数のコネクタ２ｃの下に形成されている受光面バスバー電極３Ｒに挟まれた範囲に存在するフィンガー電極４の長さは、受光面１Ｒｂのどの部分でも同一となる。

（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す平面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う部分断面図である。

図１１を参照して、本実施の形態の太陽電池モジュール６０においては、実施の形態４における鋭角θ１が、より小さな角度である鋭角θ２に置き換えられている。

図１２を参照して、鋭角θ２が鋭角θ１よりも小さいことにより、実施の形態４と異なり、非受光面バスバー電極３Ｎａと、受光面バスバー電極３Ｒａとがシリコン基板１ａを挟んで一部対向している。

たとえばシリコン基板１ａにおいて、受光面１Ｒａ側のコネクタ２ｂは、受光面１Ｒａのうちシリコン基板１を挟んで非受光面バスバー電極３Ｎａと正対する領域ＯＮの外側の領域の上に形成されている。また、非受光面１Ｎａ側のコネクタ２ａは、非受光面１Ｎａのうちシリコン基板１ａを挟んで受光面バスバー電極３Ｒａと正対する領域ＯＲの外側の領域の上に形成されている。

たとえば、シリコン基板１ａ、１ｂの形状は、主面の形状が１辺の長さ寸法が１０〜１５ｃｍの正方形とすることができる。またコネクタ２ａ、２ｂ、２ｃの幅は２．５ｍｍとすることができる。また非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極が各コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃの脇からはみ出す寸法は０．３ｍｍとすることができる。この寸法条件の下で、主面の形状が１辺の長さ寸法が１５ｃｍの正方形の場合、θ２が１．０６〜１．１８°の範囲において、上記構成をとることができる。また、主面の形状が１辺の長さ寸法が１０ｃｍの正方形の場合、θ２が１．６０〜１．７２°の範囲において、上記構成をとることができる。

上記以外の構成については、実施の形態４の太陽電池モジュールとほぼ同様であるため、同一または対応の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、図１２に示すように、たとえば受光面１Ｒａのコネクタ２ｂは、受光面１Ｒａのうちシリコン基板１ａを挟んで非受光面バスバー電極３Ｎと正対する領域ＯＮの外側の領域の上に設けられている。このため、受光面バスバー電極と非受光面バスバー電極との位置関係は、図４（ｄ）〜図４（ｅ）のような関係となる。よって、図５に示すように、引張応力を、ズレ量Ｘ≧２．８ｍｍの範囲の引張応力である約２．１×１０8ＭＰａ以下の値とすることができ、引張応力が最大値（図５の矢印ｂ）あるいはそれに近い値をとることを避けることができる。

また、実施の形態４の鋭角θ１（図１０）に比して、鋭角θ２（図１１）を小さくすることができる。これにより、各コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれからシリコン基板１ａ、１ｂの端部側に延びるフィンガー電極４の長さのばらつきを抑えることができる。よって、各フィンガー電極４の集電能力のばらつきを抑えることができる。

（実施の形態６）
図１３は、本発明の実施の形態６における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す部分断面図である。図１３を参照して、本実施の形態の太陽電池モジュールにおいては、非受光面バスバー電極３Ｎａの外縁のうちシリコン基板１ａの一方側（図中左側）に位置する部分から、非受光面１Ｎの面内方向について上記一方側（図中左側）へ寸法Ｙ離れた位置に、受光面１Ｒ上のコネクタ２ｂの外縁の上記一方側（図中左側）が位置している。この寸法Ｙは、０．５ｍｍ以上とされている。

上記以外の構成については、実施の形態５の太陽電池モジュールとほぼ同様であるため、同一または対応の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１４は、実施の形態１で説明された本願発明者により行なわれたシミュレーション結果を寸法Ｙを横軸として表したグラフである。主に図１４を参照して、寸法Ｙ＝０（図４（ｂ）の状態）において、引張応力が最大値である約２．６×１０⁸ＭＰａとなった。寸法Ｙが増加してくと引張応力が小さくなっていき、寸法Ｙ＝０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下という広い範囲において引張応力は約２．１×１０⁸ＭＰａで安定状態となった。

本実施の形態によれば、寸法Ｙ（図１３）が０．５ｍｍ以上とされる。これにより、図１４のグラフにおいて特に応力が高い範囲である−０．１ｍｍ＜寸法Ｙ＜０．５ｍｍの範囲を避けることができる。よって引張応力によるクラックの発生を防止することができる。

また、寸法Ｙ＝０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下という広い範囲において応力がほぼ一定となるため、非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面１Ｒの形成を高い位置精度で行なう必要がなくなる。よって、コネクタ２ｂのうねりを、より許容することができる。また、非受光面バスバー電極３Ｎ形成のためのスクリーン印刷の位置の公差等を大きくすることができるので、製造装置が有する画像認識機構の精度も、より低いものでも使用可能となり、設備コストを低減することができる。

また、実施の形態５と異なり、０．５ｍｍ≦寸法Ｙ≦２．５ｍｍにおいては、非受光面バスバー電極３Ｎと受光面１Ｒ側のコネクタ２ｂとがシリコン基板１を挟んで対向する構成とすることができる。このため、本実施の形態の構成として、実施の形態５の鋭角θ２（図１１）がより小さくされた構成をとることができる。これにより、各コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれからシリコン基板１ａ、１ｂの端部側に延びるフィンガー電極４の長さのばらつきを抑えることができる。よって、各フィンガー電極４の集電能力のばらつきを抑えることができる。

なお、上記各実施の形態においては、非受光面バスバー電極の位置が基準とされた受光面バスバー電極およびこの受光面バスバー電極上のコネクタの位置について説明したが、受光面バスバー電極の位置が基準とされた非受光面バスバー電極およびこの非受光面バスバー電極上のコネクタの位置についても同様の議論が成り立つ。すなわち、本発明は、上記説明した太陽電池および太陽電池モジュールの構成において、受光面と非受光面との関係を入れ替えても成立する。

主に図７を参照して、太陽電池素子として、外形が１５ｃｍ×１５ｃｍの多結晶のシリコン基板１ａ、１ｂ、１ｃを用いた。各シリコン基板１ａ、１ｂ、１ｃの受光面１Ｒａ、１Ｒｂ、１Ｒｃおよび非受光面の上に、スクリーン印刷法により銀ペーストがパターン状に塗布された。非受光面上のパターンは非受光面バスバー電極の形状とされた。また、受光面１Ｒａ、１Ｒｂ、１Ｒｃ上のパターンは、受光面バスバー電極およびフィンガー電極４の形状とされた。

非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極のパターンは、シリコン基板１ａ、１ｂ、１ｃの一辺と平行に延在し、その幅寸法は３．１ｍｍとされた。また、非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極のパターンは、シリコン基板１ａの一辺と平行となるように配置された。これにより、図３に示すような構成を得た。

図３を参照して、シリコン基板１ａおよび１ｃは、寸法ＬＲ１＝２．２ｍｍ、寸法ＬＲ２＝５．３ｍｍ、寸法ＬＮ１＝５．３ｍｍ、寸法ＬＮ２＝２．３ｍｍとなるようにスクリーン印刷された。シリコン基板１ｂは、寸法ＬＲ１＝５．３ｍｍ、寸法ＬＲ２＝２．３ｍｍ、寸法ＬＮ１＝２．２ｍｍ、寸法ＬＮ２＝５．３ｍｍとなるようにスクリーン印刷された。その後に焼成工程が行なわれ、図３に示すような構成を得た。

図７を参照して、続いて、上記のように電極が形成されたシリコン基板１ａ、１ｂ、１ｃにコネクタ２ａ、２ｂ、２ｃが接続された。コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃとしては、幅２．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの帯状の銅箔であって、ディップ法により厚み４０μｍの半田がコートされたものを用いた。接続方法としては、コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃと、非受光面バスバー電極または受光面バスバー電極とが接する部分の全長に渡ってホットエアが当てられ、この接する部分が半田により熱溶着される方法を用いた。以上により、図７に示す太陽電池モジュール６０を得た。

主に図８を参照して、実施例１と類似の方法により、シリコン基板１ａ、１ｂのそれぞれに、非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極（図８において図示せず）と、フィンガー電極４とが形成された。非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極の延在方向は、一の方向（矢印Ｐの方向）から時計周りにθ１＝１．７°回転した方向および反時計周りにθ１＝−１．７°回転した方向とされた。

図１に示すように、シリコン基板１を挟んで非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒが対向する部分が存在しないように、各非受光面バスバー電極、受光面バスバー電極が形成された。その後に、実施例１と同様の方法により、シリコン基板１ａ、１ｂにコネクタ２ａ、２ｂ、２ｃが接続された。以上により、図８に示す太陽電池モジュール６０を得た。

主に図１０を参照して、実施例２（図８）と類似の方法により、シリコン基板１ａ、１ｂのそれぞれに、非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極（図１０において図示せず）と、フィンガー電極４とが形成された。非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極の延在方向は、一の方向（矢印Ｐの方向）から時計周りにθ１＝１．７°回転した方向とされた。

図１に示すように、シリコン基板１を挟んで非受光面バスバー電極３Ｎおよび受光面バスバー電極３Ｒが対向する部分が存在しないように、各非受光面バスバー電極、受光面バスバー電極が形成された。シリコン基板１の主面の面内方向について、非受光面バスバー電極と受光面バスバー電極との間の寸法Ｌは１．３５ｍｍとされた。

その後に、実施例１と同様の方法により、シリコン基板１ａ、１ｂにコネクタ２ａ、２ｂ、２ｃが接続された。以上により、図１０に示す太陽電池モジュール６０を得た。

実施例３（図１０）と類似の方法により、シリコン基板１ａ、１ｂのそれぞれに、非受光面バスバー電極、受光面バスバー電極、フィンガー電極４が形成された。非受光面バスバー電極および受光面バスバー電極の延在方向は、一の方向（矢印Ｐの方向）から時計周りに０．６°回転した方向とされた。

図１３に示すように、シリコン基板１ａを挟んで非受光面バスバー電極３Ｎａおよび受光面１Ｒａ上のコネクタ２ｂが対向する部分が存在するように、各非受光面バスバー電極、受光面バスバー電極が形成された。寸法Ｙは１．２７ｍｍとされた。

その後に、実施例１と同様の方法により、シリコン基板１ａ、１ｂにコネクタ２ａ、２ｂ、２ｃが接続された。以上により、太陽電池モジュールを得た。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、バスバー電極を有する太陽電池および太陽電池モジュールに特に有利に適用され得る。

本発明の実施の形態１における太陽電池の構成を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態１における太陽電池の構成を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態１における太陽電池の製造方法の一工程を示す概略断面図である。 応力シミュレーションが行なわれた太陽電池の形状のうち代表的なものの概略断面図である。 太陽電池の形状と応力との関係のシミュレーションの結果を概略的に示すグラフである。 従来の太陽電池における製造誤差を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態２における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態３における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態３の変形例における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態４における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態５における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す平面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う部分断面図である。 本発明の実施の形態６における太陽電池モジュールの構成を概略的に示す部分断面図である。 太陽電池の形状と応力との関係のシミュレーションの結果を概略的に示すグラフである。 従来の太陽電池モジュールの受光面を概略的に示す平面図である。 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う部分断面図である。 図１４のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う部分断面図である。 従来の太陽電池モジュールの構成を概略的に示す部分断面図である。 従来の太陽電池モジュールの非受光面側を概略的に示す平面図である。

符号の説明

１ シリコン基板、１Ｎ 非受光面、１Ｒ 受光面、２ コネクタ、３Ｎ 非受光面バスバー電極、３Ｒ 受光面バスバー電極、５ 半田。

Claims (7)

1. 互いに表裏の関係にある第１および第２主面を有する太陽電池素子と、
   前記太陽電池素子の前記第１主面の上に形成された第１バスバー電極と、
   前記第２主面のうち前記太陽電池素子を挟んで前記第１バスバー電極と正対する領域の外側の領域の上に形成された第２バスバー電極と、
   前記第１および第２バスバー電極のそれぞれの上に半田で接合された第１および第２コネクタとを備えた、太陽電池。
2. 互いに表裏の関係にある第１および第２主面を有する太陽電池素子と、
   前記太陽電池素子の前記第１および第２主面のそれぞれの上に形成された第１および第２バスバー電極と、
   前記第１バスバー電極の上にはんだで接合された第１コネクタと、
   前記第２主面のうち前記太陽電池素子を挟んで前記第１バスバー電極と正対する領域の外側の領域の上に設けられ、前記第２バスバー電極に半田で接合された第２コネクタとを備えた、太陽電池。
3. 互いに表裏の関係にある第１および第２主面を有する太陽電池素子と、
   前記太陽電池素子の前記第１および第２主面のそれぞれの上に形成された第１および第２バスバー電極と、
   前記第１バスバー電極の上に半田で接合された第１コネクタと、
   前記第２バスバー電極の上に半田で接合され、前記第１バスバー電極の外縁のうち前記太陽電池素子の一方側に位置する部分から前記第１主面の面内方向について前記一方側へ０．５ｍｍ以上離れた位置に外縁の前記一方側が位置する第２コネクタとを備えた、太陽電池。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池を複数備え、
   互いに隣り合う前記太陽電池の一方の前記第１コネクタと他方の前記第２コネクタとが一体となっていることにより前記複数の太陽電池が互いに電気的に接続されていることを特徴とする、太陽電池モジュール。
5. 前記複数の太陽電池のそれぞれの前記太陽電池素子が一の方向に沿って等間隔に並んでおり、前記一の方向と鋭角をなすように前記第１および第２バスバー電極が延びていることを特徴とする、請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記複数の太陽電池のそれぞれにおいて、複数の前記第１および第２バスバー電極のそれぞれについての前記鋭角が互いに等しい角であることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記複数の太陽電池のそれぞれにおいて、複数の前記第１および第２バスバー電極が互いに平行に延びていることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池モジュール。

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