JP2008277652A - Manufacturing method for solar battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、裏面側で配線を行った太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell module using solar cells that are wired on the back side.
太陽電池は、クリーンで無尽蔵のエネルギー源である太陽からの光を直接電気に変換できることから、新しいエネルギー源として期待されている。このような太陽電池は、太陽電池市場の拡大による低コスト化の必要性、及びシリコン原材料の減量という両目的から薄型化が課題になっている。 Solar cells are expected as a new energy source because they can directly convert light from the sun, a clean and inexhaustible energy source, into electricity. In such a solar cell, it is a challenge to reduce the thickness of the solar cell from both the necessity of cost reduction due to the expansion of the solar cell market and the reduction of the amount of silicon raw materials.
また、太陽電池は、薄型化とともに高効率化が要求されている。高効率化の一手法として、有効受光面積を増やすことがあげられる。具体的に、太陽電池セルの光の受光面の反対側に設けられた裏面側にpドープ領域とnドープ領域とを交互に設けて、電荷の取出構造を全て裏面側に形成した太陽電池セルが提案されている(特許文献1参照)。裏面側のみにp側電極及びn側電極が敷設された太陽電池セルは、有効受光面積を増加することができる。これにより、変換効率を高めることができる。このような太陽電池は、バックコンタクト型太陽電池と呼ばれている。
従来のバックコンタクト型太陽電池を用いた太陽電池モジュールでは、隣接する太陽電池を電気的に接続するために配線材が、太陽電池裏面に形成されたp側電極及びn側電極に接続される。しかしながら、通常、金属から構成される配線材の熱膨張係数は、太陽電池を構成する半導体基板(例えば、シリコン基板)に比べて極めて大きい。このため、配線材を太陽電池に接続する際の半田付け等に伴う温度変化に起因して、太陽電池セルに応力が加わる。そして、この影響は、p側及びn側の両電極への配線材の接続をいずれも裏面で行うバックコンタクト型太陽電池において、著しく大きくなり、太陽電池セルの反りを生じさせる。そして、このように太陽電池セルの反りが大きくなると、その後の工程、例えば、モジュール化する際のモジュール化工程において、太陽電池セルの割れば生じる可能性があり、モジュール化における歩留まりが低下するおそれがある。 In a solar cell module using a conventional back contact solar cell, a wiring member is connected to a p-side electrode and an n-side electrode formed on the back surface of the solar cell in order to electrically connect adjacent solar cells. However, usually, the thermal expansion coefficient of a wiring material made of metal is extremely larger than that of a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) constituting a solar cell. For this reason, stress is applied to the solar cell due to a temperature change caused by soldering or the like when connecting the wiring material to the solar cell. And this influence becomes remarkably large in the back contact type solar cell in which the connection of the wiring material to both the p-side electrode and the n-side electrode is performed on the back surface, and causes the warpage of the solar cell. And when the curvature of a photovoltaic cell becomes large in this way, in the subsequent process, for example, the modularization process at the time of modularization, it may occur if the photovoltaic cell is broken, and the yield in modularization may be reduced. There is.
そこで、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて提案されたものであり、裏面側にp側電極とn側電極の両配線材の接続をいずれも裏面で行う太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する際、太陽電池セルの反りを抑制し、封止工程における歩留まり低下を低減することができる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。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described conventional situation, and solar cells are formed by using solar cells that connect both the p-side electrode and the n-side electrode wiring material on the back side. When manufacturing a battery module, it aims at providing the manufacturing method of the solar cell module which can suppress the curvature of a photovoltaic cell and can reduce the yield fall in a sealing process.
上述した目的を達成するために、本発明の一の特徴は、光を受光する受光面と該受光面の反対側に設けられた裏面とを有する複数の太陽電池セル同士を前記裏面側のみで配線材により接続して太陽電池モジュールを製造する製造方法であって、第1の保護部材上に第1の熱可塑性樹脂層を配置する工程(A)と、前記第1の熱可塑性樹脂層の表面と前記太陽電池セルの前記受光面とを対向させて、前記太陽電池セルを前記第1の熱可塑性樹脂層に配置する工程(B)と、前記第1の熱可塑性樹脂層を前記第1の熱可塑性樹脂層の溶融温度に加熱し、前記第1の熱可塑性樹脂層に配置された太陽電池セルを前記第1の熱可塑性樹脂層に圧着する工程(C)と、前記第1の熱可塑性樹脂層に配置された太陽電池セル同士を前記配線材によって互いに電気的に接続する工程(D)と、前記複数の太陽電池セル上に前記第2の熱可塑性樹脂層を配置する工程(E)と、前記第2の熱可塑性樹脂層上に第2の保護部材を配置する工程(F)とを有することを要旨とする。 In order to achieve the above-described object, one feature of the present invention is that a plurality of solar cells each having a light-receiving surface that receives light and a back surface provided on the opposite side of the light-receiving surface are arranged only on the back surface side. A method for manufacturing a solar cell module by connecting with a wiring material, the step (A) of disposing a first thermoplastic resin layer on a first protective member, and the first thermoplastic resin layer A step (B) of disposing the solar battery cell on the first thermoplastic resin layer with the surface facing the light receiving surface of the solar battery cell, and the first thermoplastic resin layer being the first Heating to the melting temperature of the thermoplastic resin layer and press-bonding the solar battery cell disposed in the first thermoplastic resin layer to the first thermoplastic resin layer; and the first heat The photovoltaic cells arranged in the plastic resin layer are mutually connected by the wiring material. Step (D) of electrically connecting, step (E) of disposing the second thermoplastic resin layer on the plurality of solar cells, and second protection on the second thermoplastic resin layer And a step (F) of disposing a member.
かかる特徴によれば、前記配線材によって太陽電池セル同士が電気的に接続される前に、第1の熱可塑性樹脂層に圧着されて固定される。したがって、かかる特徴によれば、補強材を用いることなく、太陽電池セルの反りを抑制することができる。また、セル反りによって起こる歩留まり低下を改善することができる。これにより、生産性を向上することができる。 According to such a feature, before the solar cells are electrically connected to each other by the wiring material, they are pressure-bonded and fixed to the first thermoplastic resin layer. Therefore, according to this characteristic, the curvature of a photovoltaic cell can be suppressed, without using a reinforcing material. In addition, it is possible to improve yield reduction caused by cell warpage. Thereby, productivity can be improved.
また、本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記第1の熱可塑性樹脂層に複数の凹部を形成する工程を有し、前記工程(B)では、前記凹部の各々に前記複数の太陽電池セルの各々を配置することを要旨とする。 One feature of the present invention is that in the above-described feature of the present invention, the method has a step of forming a plurality of recesses in the first thermoplastic resin layer. In the step (B), each of the recesses is provided. The gist is to arrange each of the plurality of solar cells.
かかる特徴によれば、第1の熱可塑性樹脂層上に凹部を形成し、太陽電池セルは、この凹部に受光面を対向させて配置される。したがって、太陽電池セルを配置した後、第1の熱可塑性樹脂層に配置された太陽電池セル同士を配線材によって互いに電気的に接続する工程における位置決めの制限が緩やかになる。また、製造時における歩留まりの低下を改善することができる。これにより、生産性を向上することができる。 According to this feature, a recess is formed on the first thermoplastic resin layer, and the solar battery cell is disposed with the light receiving surface facing the recess. Therefore, after the solar cells are arranged, positioning restrictions in the step of electrically connecting the solar cells arranged in the first thermoplastic resin layer to each other by the wiring material are moderated. In addition, it is possible to improve yield reduction during manufacturing. Thereby, productivity can be improved.
本発明によれば、複数の太陽電池セル同士を裏面側のみで配線材により接続して太陽電池モジュールを製造する際、新たな部材を用いることなく、太陽電池セルの反りを抑制し、ラミネート時の歩留まり低下を改善することができる。 According to the present invention, when a solar cell module is manufactured by connecting a plurality of solar cells with a wiring member only on the back surface side, the warpage of the solar cells is suppressed without using a new member, and at the time of lamination Yield reduction can be improved.
次に、図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
本発明の実施形態として示す太陽電池モジュールの製造方法は、光が入射する受光面の反対側に設けられた裏面側にp側電極とn側電極の両電極の取出構造を有する太陽電池セルから太陽電池モジュールを製造する方法として有効である。 The manufacturing method of the solar cell module shown as embodiment of this invention is from the photovoltaic cell which has the extraction structure of both the electrode of a p side electrode and an n side electrode in the back surface provided in the other side of the light-receiving surface into which light injects. It is effective as a method for manufacturing a solar cell module.
本発明の実施形態として示す太陽電池モジュールの構成について、図1を参照して説明する。 A configuration of a solar cell module shown as an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1に示す太陽電池モジュール1は、第1の保護部材としての受光面部材11と、第1樹脂層12と、複数の太陽電池セル13と、第2樹脂層15と、第2の保護部材としての裏面部材16とを有し、光の入射方向からこの順番に積層されている。太陽電池セル13は、裏面側で配線材14によって互いに電気的に接続されており、受光面部材11と裏面部材16との間に、第1樹脂層12,第2樹脂層15によって封止されている。
A
受光面部材11は、ガラス、プラスチック等の絶縁性と透光性とを兼ね揃えた材料である。また、紫外領域〜赤外領域の光を透過することができる材料である。具体的には、各種ガラス、ポリカーボネイト、アクリル樹脂、フッ素系フィルム、PET系フィルム等があげられる。
The light receiving
第1樹脂層12,第2樹脂層15の樹脂としては、エチレンビニルアセテート(EVA)、熱可塑性シリコーン樹脂、熱可塑性フッ素樹脂、熱可塑性オレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、これら樹脂の組合せであってもよい。また、第1樹脂層12,第2樹脂層15は、同一の樹脂であってもよいし、互いに異なる樹脂であってもよい。また、第1樹脂層12,第2樹脂層15は、これら樹脂がフィルム状に加工されたものである。
As the resin for the
裏面部材16は、ガラス、プラスチック等の絶縁性材料を用いることができる。具体的には、各種ガラス、ポリカーボネイト、アクリル樹脂、フッ素系フィルム、PET系フィルム、或いは、受光側表面に絶縁処理を施した金属基板を用いることができる。
The
太陽電池セル13は、単結晶シリコンや多結晶シリコン等の結晶系半導体を有する。太陽電池セル13は、内部にn型領域とp型領域とが形成され、n型領域とp型領域との界面部分で半導体接合部が形成されている。そして、裏面側にp側電極とn側電極の集電極が設けられる太陽電池セルである。太陽電池セル13は、この他に単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ結合界面の特性を改善した構造、いわゆるHIT構造を有する太陽電池セルであってもよい。太陽電池セル13は、p側電極とn側電極の取出構造がともに裏面側に設けられた太陽電池セルであればよく、例えば、半導体基板にスルーホールを設けることにより、受光面と裏面の集電を裏面側に配設した配線材により行うスルーホールタイプ、また受光面に対する裏面側にpドープ領域とnドープ領域とを交互に設けた、いわゆるバックコンタクトタイプが適用可能である。
The
次に、本発明の第1実施形態として示す太陽電池モジュールの製造方法について、図2(a)〜(e)を参照して説明する。 Next, the manufacturing method of the solar cell module shown as 1st Embodiment of this invention is demonstrated with reference to Fig.2 (a)-(e).
図2(a)に示すように、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法では、受光面部材11上に第1樹脂層12が配置される。続いて、図2(b)に示すように、太陽電池セル13が、第1樹脂層12と太陽電池セル13の受光面とを対向させて配置される。続いて、第1樹脂層12上に太陽電池セル13が受光面を対向して配置された状態で、第1樹脂層12を溶融温度相当まで加熱し、太陽電池セル13を第1樹脂層12に圧着する(図2(c))。
As shown in FIG. 2A, the
圧着後、図2(d)に示すように、隣接する太陽電池セル13同士を配線材14により互いに電気的に接続する。太陽電池セル13を配線材14で接続した後、太陽電池セル13の裏面上に第2樹脂層15を形成する。そして、図2(e)に示すように、第2樹脂層15上に裏面部材16を配置して封止する。この封止工程では、適宜調節された温度、真空度、圧力等の条件下で、第1樹脂層12、第2樹脂層15が溶解されて、受光面部材11,太陽電池セル13,裏面部材16が互いに接着される。
After the crimping, the adjacent
第1実施形態として示した太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池セル13の裏面上に形成されたp側電極とn側電極の取出構造を互いに配線材14で電気的に接続する前に、太陽電池セル13を第1樹脂層12に固定することができる。したがって、新たな部材を用いることなく、配線材14を接続するときの太陽電池セル13の反りを抑制することができる。これにより、封止工程において、セル反りに起因する歩留まり低下を改善することができる。したがって、太陽電池モジュールを製造する際の生産性を向上することができる。
According to the method for manufacturing the solar cell module shown as the first embodiment, before the p-side electrode and the n-side electrode extraction structure formed on the back surface of the
次に、本発明の第2実施形態として示す太陽電池モジュールの製造方法について、図3(a)〜(e)を参照して説明する。第2実施形態として示す太陽電池モジュールの製造方法は、第1樹脂層12に太陽電池セル13を填め込むことができる程度の凹部を形成する工程を有し、凹部の各々に太陽電池セル13を載置する点が特徴である。
Next, the manufacturing method of the solar cell module shown as 2nd Embodiment of this invention is demonstrated with reference to Fig.3 (a)-(e). The method for manufacturing a solar cell module shown as the second embodiment includes a step of forming a recess to such an extent that the
図3(a)に示すように、第2実施形態として示す太陽電池モジュールの製造方法では、受光面部材11上に第1樹脂層12が形成される。続いて、図3(b)に示すように、スタンパー21で、第1樹脂層12に太陽電池セル13の平面形状と略同形状を有する凹部を形成する。
As shown to Fig.3 (a), in the manufacturing method of the solar cell module shown as 2nd Embodiment, the
スタンパー21のスタンパーヘッドは、加熱機構を有し、第1樹脂層12を溶融させながら凹部12aを形成することができる。凹部12aの深さは、最大で、太陽電池セルの厚みに、太陽電池セル13の両表面に形成される集電極の厚みと、圧着によるめり込み量を考慮した深さである。この工程で、太陽電池セル13の裏面が第1樹脂層12aよりも低くなると、配線材14を接続する面に段差ができるので、配線材14を接続する工程で不具合が生じるためである。例えば、ウエハ厚が100μmで、集電極(フィンガー電極)のウエハ表面からの高さが50μmであれば、深さ150μm程度の凹部を形成することが好ましい。
The stamper head of the
次に、図3(c)に示すように、太陽電池セル13が第1樹脂層12上の凹部12aに受光面を対向させて載置される。続いて、凹部12aに太陽電池セル13が受光面を対向させて載置した状態で、第1樹脂層12を溶融温度相当まで加熱し、太陽電池セル13を第1樹脂層12に圧着する(図3(d)参照)。
Next, as shown in FIG. 3C, the
圧着後、隣接する太陽電池セル13同士を配線材14により互いに電気的に接続する(図3(e)参照)。太陽電池セル13を配線材14で接続した後、太陽電池セル13の裏面上に第2樹脂層15を形成し、第2樹脂層15上に裏面部材16を配置して封止するする(図3(f))。
After the crimping, the adjacent
上述した第2実施形態として示した太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池セル13の裏面上に形成されたp側電極とn側電極の取出構造を配線材14で互いに電気的に接続する前に、太陽電池セル13を第1樹脂層12に固定することができる。したがって、新たな部材を用いることなく、配線材14を接続するときの太陽電池セル13の反りを抑制することができる。これにより、封止工程において、セル反りに起因する歩留まり低下を改善することができる。したがって、太陽電池モジュールを製造する際の生産性を向上することができる。
According to the solar cell module manufacturing method shown as the second embodiment described above, the p-side electrode and the n-side electrode extraction structure formed on the back surface of the
また、第2実施形態として示した太陽電池モジュールの製造方法によれば、第1樹脂層12に凹部12aを形成し、凹部12aにすることにより、太陽電池セル13の位置決めが容易になる。また、凹部12aを形成することにより、圧着時、太陽電池セル13が第1樹脂層12に押し付けられるときに受ける第1接着層12からの応力を緩和することができる。これにより、太陽電池セル13を第1樹脂層12に固定する工程でのセル割れを抑制することができる。
Moreover, according to the manufacturing method of the solar cell module shown as 2nd Embodiment, the positioning of the
図4は、第1実施形態又は第2実施形態として示す太陽電池モジュールの製造方法によって製造された太陽電池モジュールの封止処理後の断面図を示す。太陽電池モジュール1は、封止後は、太陽電池セル13が受光面部材11と裏面部材16に第1樹脂層12及び第2樹脂層15を介して挟持される構造を有する。これにより、外部からの水分や紫外線の影響を最低限に抑えることができる。また、太陽電池モジュール1は、新たな部材を使用しないので、部品点数が削減できる。これにより、低コスト化が達成できる。
FIG. 4: shows sectional drawing after the sealing process of the solar cell module manufactured by the manufacturing method of the solar cell module shown as 1st Embodiment or 2nd Embodiment. The
なお、本発明は、上述した本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものではない。例えば、第1実施形態及び第2実施形態として示す太陽電池モジュールの製造方法において用いることのできる太陽電池セル13の厚みは、50〜500μmが好ましい。より好ましくは、100〜200μmである。薄型化された太陽電池セルに用いて有効である。また、第1樹脂層12として、EVAフィルムを用いた場合には、太陽電池セル13を圧着する工程で、一例として180℃程度まで系の温度を上昇させる。
It should be noted that the present invention can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention described above, and the description and drawings that constitute a part of this disclosure do not limit the present invention. For example, as for the thickness of the
また、本発明の実施形態では、太陽電池モジュールを製造する際の各工程について説明したが、太陽電池モジュールの一列(いわゆるストリング)を製造する場合であってもよい。 Moreover, although embodiment of this invention demonstrated each process at the time of manufacturing a solar cell module, the case where a row (what is called a string) of a solar cell module may be manufactured.
1…太陽電池モジュール、11…受光面部材、12…第1樹脂層、13…太陽電池セル、14…配線材、15…第2樹脂層、16…裏面部材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
第1の保護部材上に第1の熱可塑性樹脂層を配置する工程(A)と、
前記第1の熱可塑性樹脂層の表面と前記太陽電池セルの前記受光面とを対向させて、前記太陽電池セルを前記第1の熱可塑性樹脂層に配置する工程(B)と、
前記第1の熱可塑性樹脂層を前記第1の熱可塑性樹脂層の溶融温度に加熱し、前記第1の熱可塑性樹脂層に配置された太陽電池セルを前記第1の熱可塑性樹脂層に圧着する工程(C)と、
前記第1の熱可塑性樹脂層に配置された太陽電池セル同士を前記配線材によって互いに電気的に接続する工程(D)と、
前記複数の太陽電池セル上に前記第2の熱可塑性樹脂層を配置する工程(E)と、
前記第2の熱可塑性樹脂層上に第2の保護部材を配置する工程(F)と
を有する太陽電池モジュールの製造方法。 A manufacturing method for manufacturing a solar cell module by connecting a plurality of solar cells having a light receiving surface for receiving light and a back surface provided on the opposite side of the light receiving surface by a wiring member only on the back surface side. ,
A step (A) of disposing a first thermoplastic resin layer on the first protective member;
A step (B) of disposing the solar battery cell on the first thermoplastic resin layer with the surface of the first thermoplastic resin layer facing the light receiving surface of the solar battery cell;
The first thermoplastic resin layer is heated to the melting temperature of the first thermoplastic resin layer, and the solar battery cell disposed in the first thermoplastic resin layer is pressure-bonded to the first thermoplastic resin layer. Step (C) to perform,
A step (D) of electrically connecting the solar cells arranged in the first thermoplastic resin layer to each other by the wiring material;
A step (E) of disposing the second thermoplastic resin layer on the plurality of solar cells;
A step (F) of disposing a second protective member on the second thermoplastic resin layer.
前記工程(B)では、前記凹部の各々に前記複数の太陽電池セルの各々を配置す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の製造方法。 Forming a plurality of recesses in the first thermoplastic resin layer;
2. The method of manufacturing a solar cell module according to claim 1, wherein in the step (B), each of the plurality of solar cells is disposed in each of the recesses.
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