JP2008282926A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽電池の割れを抑制し、歩留まりの向上した太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとは、太陽電池１００が配列される所定の配列方向に従って隣り合うように配列されており、第１太陽電池１００ａの裏面上には、配列方向に沿って形成された複数の第１ｎ型領域βと、複数の第１ｎ型領域βに挟まれた第１ｐ型領域αとが形成され、第２太陽電池１００ｂの裏面上には、配列方向に沿って形成された複数の第２ｐ型領域δと、複数の第２ｐ型領域δに挟まれた第２ｎ型領域γとが形成されている。第１ｎ型領域βと第２ｐ型領域δとは裏面上において略直線上に形成され、第１ｐ型領域α及び第２ｎ型領域γとは裏面上において略直線上に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池間の電気的な配線を裏面で行った太陽電池モジュールに関する。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換するため、新しいエネルギー源として期待されている。
太陽電池１枚当りの出力は数Ｗ程度である。従って、家屋やビル等の電源として太陽電池を用いる場合には、複数の太陽電池が電気的に直列又は並列に接続された太陽電池モジュールが用いられる。
ここで、太陽光を受光する受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する太陽電池において、裏面上にｐ側電極とｎ側電極とが形成されたバックコンタクト型の太陽電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような太陽電池によれば、受光面における受光面積を大きくすることができる。
このような太陽電池において、ｐ側電極は、第１方向に沿って形成された複数のｐ側フィンガー電極と、第１方向と略直交する第２方向に沿って形成されたｐ側バスバー電極とから構成されている。ｐ側バスバー電極は、ｐ側フィンガー電極の一端と接している。また、ｎ側電極は、ｐ側フィンガー電極と同様の構成を有するｎ側フィンガー電極と、ｐ側バスバー電極と同様の構成を有するｎ側バスバー電極とから構成される。ｐ側バスバー電極は、第２方向に沿った裏面の一辺に近接する部分に形成されており、ｎ側バスバー電極は、一辺に対向する他辺に近接する部分に形成されている。
ここで、所定の第１方向に配列された２つの太陽電池は、導電性の配線材によって電気的に接続される。２つの太陽電池は、一の太陽電池のｐ側バスバー電極と、一の太陽電池に隣接する他の太陽電池のｎ側バスバー電極とが対向するように配置される。配線材は、一の太陽電池のｐ側バスバー電極と、一の太陽電池に隣接する他の太陽電池のｎ側バスバー電極とに接続される。即ち、それぞれの太陽電池の裏面において、裏面の両端には、配線材が配設されている。
特開２００５−１１８６９号公報
ここで、上記のような配線材によって接続された太陽電池（以下、「太陽電池ストリング」という。）を用いて太陽電池モジュールを作製する際、太陽電池ストリングには圧力が加えられる。具体的には、まず、受光面側保護材、第１封止材、太陽電池ストリング、第２封止材及び裏面側保護材をこの順に積層して積層体を作製する。次に、積層体の上下から加熱し、圧着する。
太陽電池の裏面の両端には配線材が配設されている。このため、配線材が配設された部分における太陽電池ストリングの厚みは、配線材が配設されていない部分における太陽電池ストリングの厚みに比べて大きい。従って、積層体に上下からの圧力が加えられると、配線材が配設された部分には、配線材が配設されていない部分にかかる力よりも大きな力が加えられ易い。その結果、太陽電池に割れが生じ易いという問題があった。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、太陽電池の割れを抑制し、歩留まりの向上した太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
本発明の特徴は、太陽光を受光する受光面と、前記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（太陽電池１００）が所定の配列方向に従って配列された太陽電池モジュール（太陽電池モジュール２００）であって、前記複数の太陽電池は、隣り合うように配列された第１太陽電池（第１太陽電池１００ａ）と第２太陽電池（第２太陽電池１００ｂ）とを含み、前記第１太陽電池は、前記裏面上において、前記所定の配列方向に沿って形成された複数の第１ｎ型領域（第１ｎ型領域β）と、前記裏面上において、前記所定の配列方向に沿って形成され、前記第１ｎ型領域のそれぞれに挟まれた第１ｐ型領域（第１ｐ型領域α）とを有し、前記第２太陽電池は、前記裏面上において、前記所定の配列方向に沿って形成された複数の第２ｐ型領域（第２ｐ型領域δ）と、前記裏面上において、前記所定の配列方向に沿って形成され、前記第２ｐ型領域のそれぞれに挟まれた第２ｎ型領域（第２ｎ型領域γ）とを有しており、前記第１ｎ型領域と前記第２ｐ型領域とは、前記裏面上において略直線上に形成され、前記第１ｐ型領域と前記第２ｎ型領域とは、前記裏面上において略直線上に形成されていることを要旨とする。
本発明の特徴によれば、第１太陽電池と第２太陽電池とが、所定の配列方向に従って隣り合うように配列されている。また、第１太陽電池の裏面上には、配列方向に沿って形成された複数の第１ｎ型領域と、複数の第１ｎ型領域に挟まれた第１ｐ型領域とが形成されている。同様に、第２太陽電池の裏面上には、配列方向に沿って形成された複数の第２ｐ型領域と、複数の第２ｐ型領域に挟まれた第２ｎ型領域とが形成されている。第１ｎ型領域及び第２ｐ型領域と、第１ｐ型領域及び第２ｎ型領域とは、それぞれ裏面上において略直線上に形成されている。
従って、第１太陽電池と第２太陽電池とを電気的に直列接続する場合、複数の第１ｎ型領域と複数の第２ｐ型領域とを直線状の配線材によって接続し、第１ｐ型領域及び第２ｎ型領域とを直線状の配線材によって接続することができる。即ち、第１太陽電池及び第２太陽電池の裏面上には、配列方向に沿って少なくとも３本の配線材が配列される。
その結果、太陽電池モジュールのモジュール化工程において、配線材によって接続された第１太陽電池及び第２太陽電池に上下方向からの力を加えても、太陽電池の裏面全面に対して力を分散することができる。換言すれば、太陽電池モジュールのモジュール化工程において、太陽電池の裏面の一箇所に力が集中することを回避することができる。以上より、モジュール化工程における太陽電池の割れを抑制することができる。
また、本発明の特徴において、前記第１太陽電池は、前記第１ｎ型領域上において、前記所定の配列方向に沿って形成された第１ｎ側バスバー電極（第１ｎ側バスバー電極２５）と、前記第１ｎ型領域上において、前記第１ｎ側バスバー電極と交差するように形成された複数の第１ｎ側フィンガー電極（第１ｎ側フィンガー電極２４）と、前記第１ｐ型領域上において、前記所定の配列方向に沿って形成された第１ｐ側バスバー電極（第１ｐ側バスバー電極２３）と、前記受光面上に形成された複数の第１ｐ側フィンガー電極（第１ｐ側フィンガー電極２１）と、前記受光面から前記裏面まで貫通し、第１ｐ側バスバー電極と第１ｐ側フィンガー電極とを電気的に接続する第１スルーホール電極（第１スルーホール電極２２）とをさらに有し、前記第２太陽電池は、前記第２ｐ型領域上において、前記所定の配列方向に沿って形成された第２ｐ側バスバー電極（第２ｐ側バスバー電極３５）と、前記第２ｐ型領域上において、前記第２ｐ側バスバー電極と交差するように形成された複数の第２ｐ側フィンガー電極（第２ｐ側フィンガー電極３４）と、前記第２ｎ型領域上において、前記所定の配列方向に沿って形成された第２ｎ側バスバー電極（第２ｎ側バスバー電極３３）と、前記受光面上に形成された複数の第２ｎ側フィンガー電極（第２ｎ側フィンガー電極３１）と、前記受光面から前記裏面まで貫通し、第２ｎ側バスバー電極と第２ｎ側フィンガー電極とを電気的に接続する第２スルーホール電極（第２スルーホール電極３２）とをさらに有しており、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池とは、互いに極性が異なる前記第１ｐ側フィンガー電極と前記第２ｎ側フィンガー電極とが同一方向を向くように配置されていてもよい。
また、本発明の特徴において、前記第１ｎ側バスバー電極と前記第２ｐ側バスバー電極とは、導電性の配線材（第１配線材１０５ａ）によって電気的に接続されていてもよい。
また、本発明の特徴において、前記第１ｐ側バスバー電極と前記第２ｎ側バスバー電極とは、導電性の配線材（第２配線材１０５ｂ）によって電気的に接続されていてもよい。
本発明によれば、太陽電池の割れを抑制し、歩留まりの向上した太陽電池モジュールを提供することができる。
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。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。ただし、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。従って、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。又、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。
《第１実施形態》
（太陽電池モジュールの概略構成）
以下において、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール２００の構成を示す図である。
図１に示すように、太陽電池モジュール２００は、複数の太陽電池１００と、受光面側保護材１０２と、裏面側保護材１０３と、充填材１０４とを有する。また、太陽電池モジュール２００は、互いに隣接する太陽電池１００を直列接続する配線材１０５を有する。また、太陽電池モジュール２００の外周に枠体を設けてもよい。
太陽電池１００は、太陽光を受光する受光面と、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１００は、所定の配列方向に従って配列されている。複数の太陽電池１００は、受光面にｐ型半導体領域を有する第１太陽電池１００ａと、受光面にｎ型半導体領域を有する第２太陽電池１００ｂとを含む。第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとは、隣り合うように交互に配列されている。
受光面側保護材１０２は、ガラスなどによって構成され、太陽電池モジュール２００を受光面側から保護する。裏面側保護材１０３は、耐候性を有するフィルムであり、太陽電池モジュールを裏面側から保護する。
充填材１０４は、ＥＶＡ（エチレンビニールアセテイト）などによって構成され、各太陽電池１００を受光面側保護材１０２と裏面側保護材１０３との間で封止する。
配線材１０５は、複数の太陽電池１００を電気的に接続するための、導電性の配線材である。配線材１０５は、薄板状或いは縒り線状に成型された銅等の導電性材料によって形成することができる。
また、配線材１０５は、太陽電池の裏面側で収集される光生成キャリアを運ぶための第１配線材１０５ａと、太陽電池の受光面側で収集される光生成キャリアを運ぶための第２配線材１０５ｂとを含む。第１配線材１０５ａ及び第２配線材１０５ｂとの構成については後述する。
太陽電池モジュール２００は、次のモジュール化工程によって作製することができる。まず、受光面側保護材１０２、充填材１０４、複数の太陽電池１００、充填材１０４及び裏面側保護材１０３をこの順に積層して積層体を作製する。次に、積層体の上下から圧力を加えながら加熱する。
（第１太陽電池１００ａの概略構成）
次に、第１太陽電池１００ａの構成について、図２を参照しながら説明する。図２（ａ）は、第１太陽電池１００ａを受光面側から見た平面図である。図２（ｂ）は、第１太陽電池１００ａを裏面側から見た背面図である。図２（ｃ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ切断面に沿った断面図である。
第１太陽電池１００ａは、ｎ型半導体基板を含む第１光電変換部２０と、複数の第１ｐ側フィンガー電極２１と、複数の第１スルーホール電極２２と、２本の第１ｐ側バスバー電極２３と、複数の第１ｎ側フィンガー電極２４と、３本の第１ｎ側バスバー電極２５とを備える。
第１光電変換部２０は、ｎ型半導体基板を用いて形成されている。第１光電変換部２０は、受光面側から光を受けることによりキャリアを生成する。キャリアとは、太陽光が第１光電変換部２０に吸収されることにより生成される一対の正孔と電子をいう。
第１ｐ側フィンガー電極２１は、第１光電変換部２０において生成されたキャリア（正孔）を収集する集電電極である。第１ｐ側フィンガー電極２１は、図２（ａ）に示すように、受光面上において、太陽電池１００が配列された所定の配列方向と略直交する方向に沿ってライン状に形成されている。また、複数の第１ｐ側フィンガー電極２１は、所定間隔で並列に配置されている。第１ｐ側フィンガー電極２１は、例えば、焼結型の導電性ペーストや、熱硬化型の導電性ペーストを用いて印刷法により形成することができる。
複数の第１スルーホール電極２２は、第１ｐ側フィンガー電極２１が第１光電変換部２０から収集したキャリアをさらに収集する集電電極である。第１スルーホール電極２２は、図２（ａ）に示すように、ノード状に点在している。具体的に、第１スルーホール電極２２は、配列方向に沿って点線状に２列形成されている。一の第１スルーホール電極２２は、一の第１ｐ側フィンガー電極２１と接して形成されている。従って、一本の第１ｐ側フィンガー電極２１が収集したキャリアは、２つの第１スルーホール電極２２によって収集される。第１スルーホール電極２２は、第１ｐ側フィンガー電極２１と同様の導電性材料を用いて形成することができる。
ここで、第１スルーホール電極２２は、配列方向に沿って設けられた１辺から、配列方向に略直交する方向に沿って設けられた１辺の長さＬの１／４（即ち、Ｌ／４）だけ離間している。
また、第１スルーホール電極２２は、図２（ｃ）に示す第１スルーホール２６内に充填され、裏面にまで達している。第１スルーホール２６は、受光面から裏面に向けて第１光電変換部２０（ｎ型半導体基板を含む）を貫通している。このような第１スルーホール２６は、フッ硝酸を用いたウェットエッチング、Ｃｌ２、Ｃｌ４やＢＣｌ３を用いたドライエッチング、Ａｒ＋などを用いたイオンミリング、ＹＡＧレーザを用いたレーザアブレーションなどによって形成することができる。
第１ｐ側バスバー電極２３は、第１スルーホール電極２２が第１ｐ側フィンガー電極２１から収集したキャリアをさらに収集する収集電極である。従って、第１ｐ側バスバー電極２３は、第１スルーホール電極２２を介して、受光面上に形成された全ての第１ｐ側フィンガー電極２１と電気的に接続されている。
また、第１ｐ側バスバー電極２３は、図２（ｂ）に示すように、裏面において配列方向に沿って形成された２つの第１ｐ型領域α内に形成されている。即ち、第１ｐ側バスバー電極２３は、太陽電池１００が配列された所定の配列方向に沿ってライン状に２本形成されている。第１ｐ側バスバー電極２３は、第１ｐ側フィンガー電極２１と同様の導電性材料を用いて形成することができる。
また、第１ｐ側バスバー電極２３は、第１光電変換部２０を挟んで第１スルーホール電極２２と対称的な位置に形成されている。即ち、第１ｐ側バスバー電極２３は、配列方向に沿って設けられた１辺から、配列方向に略直交する方向に沿って設けられた１辺の長さＬの１／４（即ち、Ｌ／４）だけ離間している。
第１ｎ側フィンガー電極２４は、第１光電変換部２０において生成されたキャリア（電子）を収集する収集電極である。第１ｎ側フィンガー電極２４は、図２（ｂ）に示すように、裏面において配列方向に沿って形成された第１ｎ型領域βに形成されている。ここで、第１ｎ型領域βは、第１ｐ型領域αを挟む領域である。即ち、第１ｎ型領域βは、裏面上の３つの領域に分かれている。第１ｎ側フィンガー電極２４は、各第１ｎ型領域β内において、配列方向と略直交する方向に沿ってライン状に形成されている。また、複数の第１ｎ側フィンガー電極２４は、所定間隔で並列に配置されている。ここで、第１ｎ側フィンガー電極２４は、第１ｐ側バスバー電極２３と交差していない。即ち、第１ｐ側バスバー電極２３と複数の第１ｎ側フィンガー電極２４とは電気的に絶縁されている。第１ｎ側フィンガー電極２４は、第１ｐ側フィンガー電極２１と同様の導電性材料を用いて形成することができる。
第１ｎ側バスバー電極２５は、図２（ｂ）に示すように、裏面において配列方向に沿って形成された第１ｎ型領域β内に形成されている。即ち、第１ｎ側バスバー電極２５は、太陽電池１００が配列された所定の配列方向に沿ってライン状に３本形成されている。従って、第１ｎ側バスバー電極２５は、複数の第１ｎ側フィンガー電極２４と交差し、電気的に接続されている。第１ｎ側バスバー電極２５は、第１ｐ側フィンガー電極２１と同様の導電性材料を用いて形成することができる。
図３は、図２（ｃ）の部分拡大図である。図３に示すように、第１光電変換部２０は、ｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０と、ｎ型半導体層１３０と、ｐ型半導体層１４０とを有する。
ｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０は、太陽光を吸収することによりキャリア（電子及び正孔）を生成する。ｎ型半導体層１３０は、例えば、ｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０の裏面側に形成されたｎ型のアモルファスＳｉ層である。ｎ型半導体層１３０には、ｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０中に生じた電子が集まる。ｐ型半導体層１４０は、例えば、ｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０の受光面側に形成されたｐ型のアモルファスＳｉ層である。ｐ型半導体層１４０には、ｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０中に生じた正孔が集まる。なお、ｎ型半導体層１３０及びｐ型半導体層１４０は、ｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０と同じ結晶系Ｓｉによって構成されていてもよい。また、ｎ型半導体層１３０とｐ型半導体層１４０とをアモルファスＳｉによって構成する場合には、ｎ型半導体層１３０とｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０との間、及びｐ型半導体層１４０とｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０との間に、真性のアモルファスシリコン層を介挿するようにしても良い。
図３に示すように、第１太陽電池１００ａは、第１絶縁部材２７をさらに備えている。
第１絶縁部材２７は、ｐ型半導体層１４０、ｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０及びｎ型半導体層１３０を貫通して設けられた第１スルーホール２６の外側周を覆うように形成されている。第１絶縁部材２７は、第１スルーホール電極２２と、ｎ型結晶系Ｓｉ基板１２０、ｎ型半導体層１３０及び第１ｎ側フィンガー電極２４とを絶縁している。
（第２太陽電池１００ｂの概略構成）
次に、第２太陽電池１００ｂの構成について、図４を参照しながら説明する。図４（ａ）は、第２太陽電池１００ｂを受光面側から見た平面図である。図４（ｂ）は、第２太陽電池１００ｂを裏面側から見た背面図である。図４（ｃ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ切断面に沿った断面図である。
第２太陽電池１００ｂは、ｎ型半導体基板を含む第２光電変換部３０と、複数の第２ｎ側フィンガー電極３１と、複数の第２スルーホール電極３２と、２本の第２ｎ側バスバー電極３３と、複数の第２ｐ側フィンガー電極３４と、３本の第２ｐ側バスバー電極３５とを備える。
第２光電変換部３０は、ｎ型半導体基板を用いて形成されている。第２光電変換部３０は、受光面側から光を受けることによりキャリアを生成する。
第２ｎ側フィンガー電極３１は、第２光電変換部３０において生成されたキャリア（正孔）を収集する収集電極である。第２ｎ側フィンガー電極３１は、図４（ａ）に示すように、受光面上において、太陽電池１００が配列された所定の配列方向と略直交する方向に沿ってライン状に形成されている。また、複数の第２ｎ側フィンガー電極３１は、所定間隔で並列に配置されている。第２ｎ側フィンガー電極３１は、例えば、焼結型の導電性ペーストや、熱硬化型の導電性ペーストを用いて印刷法により形成することができる。
複数の第２スルーホール電極３２は、第２ｎ側フィンガー電極３１が第２光電変換部３０から収集したキャリアをさらに収集する収集電極である。第２スルーホール電極３２は、受光面側からの平面視において、ノード状に点在している。具体的に、第２スルーホール電極３２は、配列方向に沿って点線状に２列形成されている。一の第２スルーホール電極３２は、一の第２ｎ側フィンガー電極３１と接して形成されている。従って、一本の第２ｎ側フィンガー電極３１が収集したキャリアは、２つの第２スルーホール電極３２によって収集される。第２スルーホール電極３２は、第２ｎ側フィンガー電極３１と同様の導電性材料を用いて形成することができる。
ここで、第２スルーホール電極３２は、配列方向に沿って設けられた１辺から、配列方向に略直交する方向に沿って設けられた１辺の長さＬの１／４（即ち、Ｌ／４）だけ離間している。
また、第２スルーホール電極３２は、図４（ｃ）に示す第２スルーホール３６内に充填され、裏面にまで達している。第２スルーホール３６は、受光面から裏面に向けて第２光電変換部３０（ｎ型半導体基板を含む）を貫通している。
第２ｎ側バスバー電極３３は、第２スルーホール電極３２が第２ｎ側フィンガー電極３１から収集したキャリアをさらに収集する収集電極である。従って、第２ｎ側バスバー電極３３は、第２スルーホール電極３２を介して、受光面上に形成された全ての第２ｎ側フィンガー電極３１と電気的に接続されている。
第２ｎ側バスバー電極３３は、図４（ｂ）に示すように、裏面において配列方向に沿って形成された第２ｎ型領域γ内に形成されている。即ち、第２ｎ側バスバー電極３３は、配列方向に沿ってライン状に２本形成されている。第２ｎ側バスバー電極３３は、第２ｎ側フィンガー電極３１と同様の導電性材料を用いて形成することができる。
また、第２ｎ側バスバー電極３３は、第２光電変換部３０を挟んで第２スルーホール電極３２と対称的な位置に形成されている。即ち、第２ｎ側バスバー電極３３は、配列方向に沿って設けられた裏面の１辺から、配列方向に略直交する方向に沿って設けられた裏面の１辺の長さＬの１／４（即ち、Ｌ／４）だけ離間している。
第２ｐ側フィンガー電極３４は、第２光電変換部３０において生成されたキャリア（正孔）を収集する収集電極である。第２ｐ側フィンガー電極３４は、図４（ｂ）に示すように、裏面において配列方向に沿って形成された第２ｐ型領域δに形成されている。ここで、第２ｐ型領域δは、第２ｎ型領域γを挟む領域である。即ち、第２ｐ型領域δは、裏面上の３つの領域に分かれている。第２ｐ側フィンガー電極３４は、それぞれの第２ｐ型領域δ内において、配列方向と略直交する方向に沿ってライン状に形成されている。また、複数の第２ｐ側フィンガー電極３４は、所定間隔で並列に配置されている。ここで、第２ｐ側フィンガー電極３４は、第２ｎ側バスバー電極３３と交差していない。従って、第２ｐ側フィンガー電極３４と第２ｎ側バスバー電極３３とは電気的に絶縁されている。第２ｐ側フィンガー電極３４は、第２ｎ側フィンガー電極３１と同様の導電性材料を用いて形成することができる。
第２ｐ側バスバー電極３５は、図４（ｂ）に示すように、裏面において配列方向に沿って形成された第２ｐ型領域δ内に形成されている。即ち、第２ｐ側バスバー電極３５は、配列方向に沿ってライン状に３本形成されている。従って、第２ｐ側バスバー電極３５は、複数の第２ｐ側フィンガー電極３４と交差し、電気的に接続している。第２ｎ側バスバー電極３３は、第２ｎ側フィンガー電極３１と同様の導電性材料を用いて形成することができる。
図５は、図４（ｃ）の部分拡大図である。第２光電変換部３０は、第１太陽電池１００ａが備える第１光電変換部２０を表裏反転させた構成を有する。具体的には、図５に示すように、第２光電変換部３０は、ｎ型結晶系Ｓｉ基板２２０と、ｐ型半導体層２３０と、ｎ型半導体層２４０とを有する。
ｎ型結晶系Ｓｉ基板２２０は、太陽光を吸収することによりキャリア（電子及び正孔）を生成する。ｐ型半導体層２３０は、例えば、ｎ型結晶系Ｓｉ基板２２０の裏面側に形成されたｐ型のアモルファスＳｉ層である。ｐ型半導体層２３０には、ｎ型結晶系Ｓｉ基板２２０中に生じた正孔が集まる。ｎ型半導体層２４０は、例えば、ｎ型結晶系Ｓｉ基板２２０の受光面側に形成されたｎ型のアモルファスＳｉ層である。ｎ型半導体層２４０には、ｎ型結晶系Ｓｉ基板２２０中に生じた電子が集まる。なお、ｐ型半導体層２３０及びｎ型半導体層２４０は、ｎ型結晶系Ｓｉ基板２２０と同じ結晶系Ｓｉによって構成されていてもよい。
図５に示すように、第２太陽電池１００ｂは、第２絶縁部材３７をさらに備えている。
第２絶縁部材３７は、ｎ型半導体層２４０、ｎ型結晶系Ｓｉ基板２２０及びｐ型半導体層２３０を貫通して設けられた第２スルーホール３６の外側周を覆うように形成されている。第２絶縁部材３７は、第２スルーホール電極３２と、ｎ型結晶系Ｓｉ基板２２０、ｐ型半導体層２３０及び第２ｐ側フィンガー電極３４とを絶縁している。
ここで、図１に示すように、第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとは、所定の配列方向に従って、隣り合うように交互に配列されている。従って、第１ｐ型領域αと第２ｎ型領域γとは、裏面上において略直線上に形成されている。同様に、第１ｎ型領域βと第２ｐ型領域δとは、裏面上において略直線上に形成されている。
（第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとの接続）
次に、図６及び図７を参照して、第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとの接続について説明する。図６は、第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとが接続された状態を示す背面図である。図７は、第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとが接続された状態を示す平面図である。
図６に示すように、一の第１太陽電池１００ａ（図６左側）と一の第２太陽電池１００ｂ（図６中央）とは、２本の第２配線材１０５ｂを用いて接続されている。
具体的に、第２配線材１０５ｂは、一の第１太陽電池１００ａが備える第１ｐ側バスバー電極２３と、一の第２太陽電池１００ｂが備える第２ｎ側バスバー電極３３とに、導電性粒子を含む樹脂材料や半田などの導電性接着剤を用いて接続されている。従って、第２配線材１０５ｂは、第１ｐ型領域αと第２ｎ型領域γとを、配列方向に沿って連結している。
また、図６に示すように、他の第１太陽電池１００ａ（図６右側）と一の第２太陽電池１００ｂ（図６中央）とは、３本の第１配線材１０５ａを用いて接続されている。
具体的に、第１配線材１０５ａは、他の第１太陽電池１００ａが備える第１ｎ側バスバー電極２５と、一の第２太陽電池１００ｂが備える第２ｐ側バスバー電極３５とに、導電性粒子を含む樹脂材料や半田などの導電性接着剤を用いて接続されている。従って、第１配線材１０５ａは、第１ｎ型領域βと第２ｐ型領域δとを、配列方向に沿って接続する。
このようにして、一の第１太陽電池１００ａ（図６左側）と一の第２太陽電池（図６中央）と他の第1太陽電池１００ａ（図６右側）とが、第1配線材１０５ａ及び第２配線材１０５ｂを用いて電気的に直列に接続されている。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュール２００によれば、極性の異なる半導体領域を受光面に有する第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとが、太陽電池１００が配列される所定の配列方向に従って隣り合うように配列されている。また、第１太陽電池１００ａの裏面上には、配列方向に沿って形成された複数の第１ｎ型領域βと、複数の第１ｎ型領域βに挟まれた第１ｐ型領域αとが形成されている。同様に、第２太陽電池１００ｂの裏面上には、配列方向に沿って形成された複数の第２ｐ型領域δと、複数の第２ｐ型領域δに挟まれた第２ｎ型領域γとが形成されている。第１ｎ型領域β及び第２ｐ型領域δと、第１ｐ型領域α及び第２ｎ型領域γとは、それぞれ裏面上において略直線上に形成されている。
このように、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００では、極性の異なる半導体領域を受光面に有する太陽電池が隣り合うように配列されているため、一の太陽電池のｎ型領域と他の太陽電池のｐ型領域とを裏面上において略直線上に形成するとともに、一の太陽電池のｐ型領域と他の太陽電池のｎ型領域とを裏面上において略直線上に形成することができる。従って、第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとを電気的に直列接続する場合、第１ｎ型領域β及び第２ｐ型領域δとを直線状の配線材１０５によって接続するとともに、第１ｐ型領域α及び第２ｎ型領域γとを直線状の配線材１０５によって接続することができる。即ち、第１太陽電池１００ａ及び第２太陽電池１００ｂの裏面上には、配列方向に沿って少なくとも３本の配線材１０５が配列される。
その結果、太陽電池モジュール２００のモジュール化工程において、配線材１０５によって接続された第１太陽電池１００ａ及び第２太陽電池１００ｂに上下方向からの力を加えても、太陽電池の裏面全面に対して力を分散することができる。換言すれば、太陽電池モジュール２００のモジュール化工程において、太陽電池１００の裏面の一箇所に応力が集中することを回避することができる。
以上より、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００によれば、モジュール化工程における太陽電池１００の割れを抑制することができる。
また、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００によれば、裏面側からキャリアを収集する複数の第１ｎ型領域βが、受光面側からキャリアを収集する第１ｐ型領域αを挟むように形成されている。同様に、裏面側からキャリアを収集する複数の第２ｐ型領域δが、受光面側からキャリアを収集する第２ｎ型領域γを挟むように形成されている。従って、第１ｐ側バスバー電極２３や第２ｎ側バスバー電極３３の外側において、第１ｎ側フィンガー電極２４や第２ｐ側フィンガー電極３４を形成することができる。その結果、裏面側における集電効率を向上することができる。
また、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００によれば、裏面側において、第１スルーホール２６や第２スルーホール３６が形成されている部分を除いた略全域からキャリアを収集することができる。その結果、太陽電池モジュール２００の発電効率を向上することができる。
また、配線材１０５は、第１太陽電池１００ａ及び第２太陽電池１００ｂの裏面側において一括して配設することができる。従って、複数の太陽電池１００を配線材１０５によって接続する工程を簡略化することができる。
《第２実施形態》
以下において、本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールの構成について説明する。
本実施形態に係る太陽電池モジュールは、図１に示す太陽電池モジュール２００と同様の概略構成を有している。
本実施形態に係る太陽電池モジュールは、所定の配列方向に従って配列された複数の太陽電池１００を備える。
図８は、第３太陽電池１００ｃと第４太陽電池１００ｄとが裏面側で接続された状態を示す背面図である。本実施形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第３太陽電池１００ｃと第４太陽電池１００ｄとは、配列方向に沿って隣り合うように交互に配列されている。
第３太陽電池１００ｃと第４太陽電池１００ｄとの光電変換部は、それぞれ同じ極性を有する半導体基板を用いて作製してもよいし、また、それぞれ異なる極性を有する半導体基板を用いて作製してもよい。
図９は、図８のＣ−Ｃ切断面における断面図である。同図に示すように、第３太陽電池１００ｃの受光面上及び裏面上に、光電変換部で生成されるキャリア（電子又は正孔）を収集するための収集電極は形成されない。
図８及び図９に示すように、第３太陽電池１００ｃの裏面の略全域には、第３ｎ型領域Ｅと第３ｐ型領域Ｆとが、配列方向に沿ってライン状に交互に形成されている。第３ｎ型領域Ｅにおいて生成される電子は、配線材３００によって収集され、第３ｐ型領域Ｆにおいて生成される正孔は、配線材４００によって収集される。
図１０は、図８のＤ−Ｄ切断面における断面図である。同図に示すように、第４太陽電池１００ｄの受光面上及び裏面上に、光電変換部で生成されるキャリアを収集するための収集電極は形成されない。
図８及び図９に示すように、第４太陽電池１００ｄの裏面の略全域には、第４ｐ型領域Ｇと第４ｎ型領域Ｈとが、配列方向に沿ってライン状に交互に形成されている。第４ｐ型領域Ｇにおいて生成される正孔は、配線材３００によって収集され、第４ｎ型領域Ｈにおいて生成される電子は、配線材４００によって収集される。 配線材３００及び配線材４００は、銅等の導電性材料を細線加工して形成された導電線である。配線材３００は、第３ｎ型領域Ｅと第４ｐ型領域Ｇとに接するように配置され、配線材４００は、第３ｐ型領域Ｆと第４ｎ型領域Ｈとに接するように配置されている。
ここで、本実施形態では、第３ｎ型領域Ｅと第４ｐ型領域Ｇとが、裏面上において略直線上に形成されるとともに、第３ｐ型領域Ｆと第４ｎ型領域Ｈとが、裏面上において略直線上に形成されている。従って、本実施形態に係る配線材３００及び配線材４００は、それぞれ略直線状に形成されている。
以上のように、第３太陽電池１００ｃと第４太陽電池１００ｄとは、所定の配列方向に沿って交互に配設された配線材３００及び配線材４００によって、電気的かつ機械的に接続されている。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュールによれば、第３太陽電池１００ｃの裏面には、配列方向に沿って形成された複数の第３ｎ型領域Ｅと、複数の第３ｎ型領域Ｅに挟まれた第３ｐ型領域Ｆとが形成されている。同様に、第４太陽電池１００ｄの裏面には、配列方向に沿って形成された複数の第４ｐ型領域Ｇと、複数の第４ｐ型領域Ｇに挟まれた第４ｎ型領域Ｈとが形成されている。第３ｎ型領域Ｅと第４ｐ型領域Ｇとは裏面上において略直線上に形成され、第３ｐ型領域Ｆと第４ｎ型領域Ｈとは裏面上において略直線上に形成されている。
このように、本実施形態に係る太陽電池モジュールでは、一の太陽電池の複数のｎ型領域と他の太陽電池の複数のｐ型領域とを裏面上において略直線上に形成するとともに、一の太陽電池の複数のｐ型領域と他の太陽電池の複数のｎ型領域とを裏面上において略直線上に形成している。従って、第３太陽電池１００ｃと第４太陽電池１００ｄとを電気的に直列接続する場合、第３ｎ型領域Ｅと第４ｐ型領域Ｇとを複数の直線状の配線材３００によって接続するとともに、第３ｐ型領域Ｆと第４ｎ型領域Ｈとを複数の直線状の配線材４００によって接続することができる。
従って、太陽電池モジュールのモジュール化工程において、配線材３００及び配線材４００によって接続された第３太陽電池１００ｃ及び第４太陽電池１００ｄに上下方向からの力を加えても、太陽電池の裏面全面に対して力を分散することができる。換言すれば、モジュール化工程において、太陽電池の一箇所に力が集中することを回避することができる。従って、モジュール化工程において加えられる圧力を分散し、太陽電池の割れを抑制することができる。
また、第３太陽電池１００ｃ及び第４太陽電池１００ｄには、バスバー電極が形成されず、太陽電池同士を配線材３００及び配線材４００によって接続することができる。従って、裏面側のほぼ全域からキャリアを収集することができるため、太陽電池モジュールの発電効率をさらに向上することができる。
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上記第１実施形態では、第１光電変換部２０及び第２光電変換部３０がｎ型半導体基板を含むこととしたが、ともにｐ型半導体基板を含んでいてもよく、また、それぞれ異なる極性の半導体基板を含んでいてもよい。上記第１実施形態では、第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとが、それぞれ極性の異なる半導体領域を受光面として有していればよい。
また、上記第１実施形態では、第１太陽電池１００ａが第１ｎ側バスバー電極２５を備えることとしたが、配線材１０５は直接に第１ｎ側フィンガー電極２４に接続されてもよい。同様に、第２太陽電池１００ｂが第２ｐ側バスバー電極３５を備えることとしたが、配線材１０５は直接に第２ｐ側フィンガー電極３４に接続されてもよい。これにより、さらに集電効率を向上させることができる。
また、上記第１実施形態では、バスバー電極は配列方向に沿って形成されることとしたが、配列方向に対して完全に平行である必要はない。
第１実施形態に係る太陽電池モジュール２００の側面図である。 第１実施形態に係る第１太陽電池１００ａの構成を説明するための図である。 図２（ｃ）の部分拡大図である。 第１実施形態に係る第２太陽電池１００ｂの構成を説明するための図である。 図４（ｃ）の部分拡大図である。 第１実施形態に係る第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとの接続状態を示す背面図である。 第１実施形態に係る第１太陽電池１００ａと第２太陽電池１００ｂとの接続状態を示す平面図である。 第２実施形態に係る第３太陽電池１００ｃと第４太陽電池１００ｄとの接続状態を示す背面図である。 図８におけるＣ−Ｃ切断面における断面図である。 図８におけるＤ−Ｄ切断面における断面図である。
符号の説明
２０…第１光電変換部、２１…第１ｐ側フィンガー電極、２２…第１スルーホール電極、２３…第１ｐ側バスバー電極、２４…第１ｎ側フィンガー電極、２５…第１ｎ側バスバー電極、２６…第１スルーホール、２７…第１絶縁部材、３０…第２光電変換部、３１…第２ｎ側フィンガー電極、３２…第２スルーホール電極、３３…第２ｎ側バスバー電極、３４…第２ｐ側フィンガー電極、３５…第２ｐ側バスバー電極、３６…第２スルーホール、３７…第２絶縁部材、１００…太陽電池、１００ａ…第１太陽電池、１００ｂ…第２太陽電池、１００ｃ…第３太陽電池、１００ｄ…第４太陽電池、１０２…受光面側保護材、１０３…裏面側保護材、１０４…充填材、１０５…配線材、１０５ａ…裏面用配線材、１０５ｂ…受光面用配線材、１２０…ｎ型結晶系Ｓｉ基板、１３０…ｎ型半導体層、１４０…ｐ型半導体層、２２０…ｎ型結晶系Ｓｉ基板、２３０…ｐ型半導体層、２４０…ｎ型半導体層、２００…太陽電池モジュール、３００…配線材、４００…配線材、α…第１ｐ型領域、β…第１ｎ型領域、γ…第２ｎ型領域、δ…第２ｐ型領域、Ｅ…第３ｎ型領域、Ｆ…第３ｐ型領域、Ｇ…第４ｐ型領域、Ｈ…第４ｎ型領域

Claims (4)

  1. 太陽光を受光する受光面と、前記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が所定の配列方向に従って配列された太陽電池モジュールであって、
    前記複数の太陽電池は、隣り合うように配列された第１太陽電池と第２太陽電池とを含み、
    前記第１太陽電池は、
    前記裏面上において、前記所定の配列方向に沿って形成された複数の第１ｎ型領域と、
    前記裏面上において、前記所定の配列方向に沿って形成され、前記第１ｎ型領域のそれぞれに挟まれた第１ｐ型領域とを有し、
    前記第２太陽電池は、
    前記裏面上において、前記所定の配列方向に沿って形成された複数の第２ｐ型領域と、
    前記裏面上において、前記所定の配列方向に沿って形成され、前記第２ｐ型領域のそれぞれに挟まれた第２ｎ型領域とを有しており、
    前記第１ｎ型領域と前記第２ｐ型領域とは、前記裏面上において略直線上に形成され、
    前記第１ｐ型領域と前記第２ｎ型領域とは、前記裏面上において略直線上に形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 前記第１太陽電池は、
    前記第１ｎ型領域上において、前記所定の配列方向に沿って形成された第１ｎ側バスバー電極と、
    前記第１ｎ型領域上において、前記第１ｎ側バスバー電極と交差するように形成された複数の第１ｎ側フィンガー電極と、
    前記第１ｐ型領域上において、前記所定の配列方向に沿って形成された第１ｐ側バスバー電極と、
    前記受光面上に形成された複数の第１ｐ側フィンガー電極と、
    前記受光面から前記裏面まで貫通し、第１ｐ側バスバー電極と第１ｐ側フィンガー電極とを電気的に接続する第１スルーホール電極とをさらに有し、
    前記第２太陽電池は、
    前記第２ｐ型領域上において、前記所定の配列方向に沿って形成された第２ｐ側バスバー電極と、
    前記第２ｐ型領域上において、前記第２ｐ側バスバー電極と交差するように形成された複数の第２ｐ側フィンガー電極と、
    前記第２ｎ型領域上において、前記所定の配列方向に沿って形成された第２ｎ側バスバー電極と、
    前記受光面上に形成された複数の第２ｎ側フィンガー電極と、
    前記受光面から前記裏面まで貫通し、第２ｎ側バスバー電極と第２ｎ側フィンガー電極とを電気的に接続する第２スルーホール電極とをさらに有しており、
    前記第１太陽電池と前記第２太陽電池とは、互いに極性が異なる前記第１ｐ側フィンガー電極と前記第２ｎ側フィンガー電極とが同一方向を向くように配置されている
    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。
  3. 前記第１ｎ側バスバー電極と前記第２ｐ側バスバー電極とは、導電性の配線材によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記第１ｐ側バスバー電極と前記第２ｎ側バスバー電極とは、導電性の配線材によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
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