JP2009141380A - Solar battery module, and solar battery element structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽電池モジュールに関し、特に半導体基板に電極を有する太陽電池素子を、複数枚インナーリードで接続した太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module, and more particularly to a solar cell module in which solar cell elements having electrodes on a semiconductor substrate are connected by a plurality of inner leads.
太陽電池素子の一般的な構造を図3及び図4に示す。図3(a)は、太陽電池素子Xの断面の構造を示す図である。また、図4は、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。 A general structure of a solar cell element is shown in FIGS. FIG. 3A is a diagram showing a cross-sectional structure of the solar cell element X. FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the electrode shape, where (a) is the light receiving surface side (front surface), and (b) is the non-light receiving surface side (back surface).
このような太陽電池素子Xは次のようにして作製される。 Such a solar cell element X is produced as follows.
まず、厚み0.3〜0.4mm程度、大きさ100〜150mm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型半導体のシリコン基板1を準備する。そして、シリコン基板1にn型拡散層1aを形成し、半導体接合部3とする。このようなn型拡散層1aは、シリコン基板1を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン(POCl3)中で加熱することによって、シリコン基板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0.2〜0.5μm程度のn型拡散層1a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。
First, a p-type
太陽電池素子X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2が形成される。このような反射防止膜2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をも有する。
On the light receiving surface side of the solar cell element X, for example, an
そして、シリコン基板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及び銀ペーストを塗布して焼成することにより、表面電極5及び裏面電極4を同時に形成する。
Then, the
図4(a)に示されるように裏面電極4は裏面から出力を取り出すための裏面バスバー電極4aと裏面集電用電極4bからなる。また、図4(b)に示されるように表面電極5は表面から出力を取り出すための表面バスバー電極5a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5bとから構成される。
As shown in FIG. 4A, the
裏面集電用電極4bは、アルミニウムペーストをスクリーン印刷法で印刷して焼き付けることによって形成され、このときにシリコン基板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層が形成される。また、裏面バスバー電極4a、表面バスバー電極5a、表面フィンガー電極5bは銀ペーストをスクリーン印刷法で印刷して焼成する方法によって形成される。なお、表面電極5は、反射防止膜2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2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。
The back
また、これら太陽電池素子Xの電極部には出力を外部に取り出すための配線をしやすくしたり、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。 Also, the electrode portions of these solar cell elements X may be covered with solder to facilitate wiring for taking out the output to the outside, or to maintain the durability of the electrodes. Dip method, jet type, etc. are adopted.
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を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。太陽電池モジュールの一例として、図3(b)に、図3(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。 Since a single solar cell element generates a small electrical output, it is necessary to connect a plurality of solar cell elements in series and parallel so that a practical electrical output can be taken out. As an example of the solar cell module, FIG. 3B shows a solar cell module Y configured by combining the solar cell elements X of FIG.
図3(b)に示すように、複数の太陽電池素子Xは、インナーリード8によって電気的に接続され、透光性パネル9と裏面保護材11の間にエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)等を主成分とする充填材10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。太陽電池モジュールYの出力は、出力配線12を経て端子ボックス13に接続されている。図3(c)に、図3(b)の太陽電池モジュールYの内部構造の部分拡大図を示す。
As shown in FIG. 3B, the plurality of solar cell elements X are electrically connected by the
図3(c)に示すように、太陽電池素子X1の表面バスバー電極5aと、隣接する太陽電池素子X2の裏面バスバー電極4aとをインナーリード8によって接続して、複数の太陽電池素子X同士が電気的に接続されている。一般的にインナーリードは厚さ0.1〜0.3mm程度の銅箔等の全面を半田被覆したものを用いており、このインナーリード8と太陽電池素子Xのバスバー電極(4a、5a)を半田を介在させて加熱し、部分的もしくは全長にわたり、あるいは複数箇所で圧着させることにより太陽電池素子Xとインナーリード8とを半田によって接続する。
As shown in FIG.3 (c), the front surface bus-
上述のように、半田を用いてインナーリード8と太陽電池素子Xのバスバー電極(4a、5a)とを接続するときには、あらかじめバスバー電極(4a、5a)の表面に半田の被覆を設けておき、インナーリード8の半田の被覆と合わせて互いに加熱溶着する場合、インナーリード8のみに半田の被覆を設けておき、フラックスを用いる等して電極部に直接、インナーリード8の半田を加熱溶着させる場合等があるが、これらの従来の太陽電池素子X、又は太陽電池モジュールYにおいて、バスバー電極(4a、5a)の長手方向、即ちインナーリード8との接続方向に沿って割れが発生するという問題があった。
As described above, when connecting the
この問題に鑑み、発明者らが鋭意検討を行ったところ、次のような事実が判明した。 In view of this problem, the inventors have intensively studied and found the following facts.
図7(a)に、図3(c)のA−A線における断面図を示し、図7(b)には、図7(a)のB部における電極の断面にかかるストレスをシミュレーションした図を示す。なお、断面図は構成をわかりやすくするため、要部の寸法を誇張して描いてあり、実際の寸法比率とは異なる。 FIG. 7A shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3C, and FIG. 7B shows a simulation of stress applied to the cross section of the electrode in part B of FIG. 7A. Indicates. Note that, in order to make the configuration easy to understand, the cross-sectional view is drawn with exaggerated dimensions of the main part, which is different from the actual size ratio.
図7(a)に示すように、出力取り出し端子部分であるバスバー電極(4a、5a)におけるインナーリード8との接続部分において、バスバー電極(4a、5a)は、その端部まで半田6によって覆われている。このとき、図7(b)に表示されているように、表面バスバー電極5aの端部とシリコン基板1表面との境界線付近に最も大きな引張応力が生じ、ストレスが集中しやすい状態となっていることがわかる。
As shown in FIG. 7A, the bus bar electrodes (4a, 5a) are covered with the
このストレスが原因となって、バスバー電極(4a、5a)下部のシリコン基板1にマイクロクラック等の欠陥が発生し、後工程において、このマイクロクラックを起点に大きなひびや割れに発展するという問題や、出力が充分に取り出せない・出力が低下するといった問題を引き起こすことが判明した。また、特に、太陽電池モジュールは通常、野外に設置されるため日々の温度サイクルによる収縮、膨張が繰り返される。このときのストレスが加重されて、バスバー電極(4a、5a)端部とシリコン基板1の表面との境界線付近にもかかるため、太陽電池素子Xに割れが発生し長期信頼性が低下するという問題が発生する。
Due to this stress, defects such as microcracks are generated in the
さらに、バスバー電極(4a、5a)の長手方向以外であっても半田6によって電極(銀を主成分とする電極)が完全に被覆されていると、その周縁部に沿って割れが生ずる場合がある。これに関しても発明者らが検討した結果、次のような結論を得た。まず、太陽電池素子を構成する基板のシリコンの0℃での熱伝導率は168W・m−1・K−1、電極を構成する銀は428W・m−1・K−1、アルミニウムは236W・m−1・K−1である。またインナーリードを構成する銅は403W・m−1・K−1である。これに対し、半田の熱伝導率は50W・m−1・K−1前後しかなく、その結果、ホットエア等でスポット的に半田を加熱しても、必要部分の半田が溶融するまでに基板表面の銀は全面で昇温してしまうことになる。よってその後、冷却されたときの熱膨張率の違いにより、特に電極の周縁部において、応力の集中が発生しやすい状況にあったものと考えられる。
Further, if the electrodes (electrodes mainly composed of silver) are completely covered with the
また、太陽電池モジュールを作る際に、電極に対して半田を被覆したインナーリード8を溶着するが、このときにインナーリード8がずれて、表面バスバー電極5aに接続された表面フィンガー電極5bまで半田が溶着してしまうと半田とインナーリード8を構成する銅との熱膨張の違いや収縮等を原因とするストレスによってマイクロクラック等がさらにひどく発生するという問題もあった。
Further, when the solar cell module is manufactured, the
なお、近年コスト削減の観点から、シリコン基板1の厚みを薄くして半導体材料の使用量を削減するという試みもなされている。シリコン基板1の厚みが薄くなれば、その分衝撃やストレスに対して弱くなり、このような半田によるストレスがかかると割れやクラックの発生頻度が高くなるという問題もある。
In recent years, attempts have been made to reduce the amount of semiconductor material used by reducing the thickness of the
なお、特許文献1には、この問題を回避するため、太陽電池素子の裏面、表面及び側面に補強材をつけることで太陽電池素子及びモジュールの製造工程における素子の割れを削減できるという方法が開示されている。しかし、この方法によれば、半導体基板の薄型化に伴う半導体基板のエッジ部における割れを抑制することはできるものの、バスバー電極端部と半導体基板表面との境界線付近にかかるストレスは低減する効果が低いため、マイクロクラック等の欠陥の発生を抑制する効果に乏しい。
In order to avoid this problem,
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、太陽電池素子のバスバー電極の長手方向に沿ったエッジ部と半導体基板の境界付近にかかるストレスを低減し、このストレスに起因するマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制して、長期信頼性に優れた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and reduces the stress applied to the vicinity of the boundary between the edge portion and the semiconductor substrate along the longitudinal direction of the bus bar electrode of the solar cell element. An object of the present invention is to provide a solar cell module excellent in long-term reliability by suppressing the occurrence of defects such as microcracks.
また本発明の別の目的は、太陽電池素子において銀を主成分とする銀電極の周縁部と半導体基板の境界付近にかかるストレスを低減し、このストレスに起因するマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制して、長期信頼性に優れた太陽電池モジュールを提供することにある。 Another object of the present invention is to reduce the stress applied to the vicinity of the boundary between the peripheral edge of the silver electrode containing silver as a main component and the semiconductor substrate in the solar cell element, and to generate defects such as microcracks caused by this stress. It is to provide a solar cell module which is suppressed and excellent in long-term reliability.
上記目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池素子の受光面側及び/又は非受光面側に、出力を外部へ取り出すためのバスバー電極を設け、これらの太陽電池素子の前記バスバー電極同士をインナーリードで接続し、充填材内に封入して成る太陽電池モジュールであって、前記インナーリードと前記バスバー電極とは半田によって接続されるとともに、前記バスバー電極は、前記インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部が前記充填材と直接接触するように構成されて成る。このようにしたので、バスバー電極の長手方向の端部である、インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部が剛性の高い半田によって被覆される代わりに、充填材によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。そのため、太陽電池素子の基板表面とバスバー電極の境界線のうち、その距離が最も短く、応力の集中がおきやすいインナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部付近にかかる引張応力を低減することができるから、バスバー電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。 In order to achieve the above object, the solar cell module of the present invention is provided with bus bar electrodes for taking out outputs to the outside on the light receiving surface side and / or the non-light receiving surface side of a plurality of solar cell elements. A battery module in which the bus bar electrodes of the battery element are connected to each other with an inner lead and sealed in a filler, the inner lead and the bus bar electrode are connected by solder, and the bus bar electrode is An edge portion along a connection direction with the inner lead is configured to be in direct contact with the filler. Since it did in this way, the edge part along the connection direction with the inner lead which is the end part of the bus bar electrode in the longitudinal direction is covered with the filler instead of being covered with the rigid solder, so that the stress is relieved. Easy to be. Therefore, among the boundary line between the substrate surface of the solar cell element and the bus bar electrode, the tensile stress applied to the vicinity of the edge portion along the connecting direction with the inner lead where the distance is the shortest and the stress is likely to be concentrated can be reduced. Therefore, the generation of defects such as microcracks can be suppressed in the substrate below the bus bar electrode, and cracks and cracks in the subsequent process can be suppressed.
また、本発明の太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池素子の受光面側及び/又は非受光面側に、出力を外部へ取り出すためのバスバー電極を設け、これらの太陽電池素子の前記バスバー電極同士をインナーリードで接続し、充填材内に封入して成る太陽電池モジュールであって、前記インナーリードと前記バスバー電極とは半田によって接続されるとともに、前記バスバー電極は、前記インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部が被覆体によって覆われ、この被覆体は、前記充填材と接触するように構成されて成る。このようにしたので、バスバー電極の長手方向の端部である、インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部が剛性の高い半田によって被覆される代わりに、半田レジスト等の被覆体を介して充填材によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。そのため、太陽電池素子の基板表面とバスバー電極の境界線のうち、その距離が最も短く、応力の集中がおきやすいインナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部付近にかかる引張応力を低減することができるから、バスバー電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。さらに、インナーリードをバスバー電極に熱溶着するときに、バスバー電極の、インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部がこの被覆体によって覆われているので、半田がバスバー電極のエッジ部に流れ込んで、このエッジ部を覆う恐れが少ない。 Further, the solar cell module of the present invention is provided with bus bar electrodes for taking out outputs to the outside on the light receiving surface side and / or the non-light receiving surface side of the plurality of solar cell elements, and the bus bar electrodes of these solar cell elements. A solar cell module comprising an inner lead connected to each other and enclosed in a filler, wherein the inner lead and the bus bar electrode are connected by solder, and the bus bar electrode is connected to the inner lead. An edge portion along the direction is covered with a covering, and the covering is configured to come into contact with the filler. Since it did in this way, the edge part along the connection direction with the inner lead, which is the end part in the longitudinal direction of the bus bar electrode, is filled through a covering such as a solder resist instead of being covered with a rigid solder. Since it is covered with a material, stress is easily relieved. Therefore, among the boundary line between the substrate surface of the solar cell element and the bus bar electrode, the tensile stress applied to the vicinity of the edge portion along the connecting direction with the inner lead where the distance is the shortest and the stress is likely to be concentrated can be reduced. Therefore, the generation of defects such as microcracks can be suppressed in the substrate below the bus bar electrode, and cracks and cracks in the subsequent process can be suppressed. Further, when the inner lead is thermally welded to the bus bar electrode, the edge portion of the bus bar electrode along the connecting direction with the inner lead is covered with this covering, so that the solder flows into the edge portion of the bus bar electrode. There is little fear of covering this edge part.
さらに、本発明の太陽電池モジュールは、受光面側及び/又は非受光面側に、銀を主成分とする銀電極を有する複数枚の太陽電池素子と、前記銀電極の少なくとも一部に半田で接続され、前記複数枚の太陽電池素子同士を電気的に接続するインナーリードと、前記複数枚の太陽電池素子と前記インナーリードとをその内部に封入する充填材と、を具備して成る太陽電池モジュールであって、前記銀電極の周縁部は、前記充填材と直接接触するように構成されて成る。このようにすることにより、熱伝導率が高く、インナーリードとの溶着の際の加熱により影響を受けやすい銀を主成分とする銀電極の周縁部が剛性の高い半田によって被覆される代わりに、充填材によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。そのため、太陽電池素子の基板表面と銀電極の周縁部付近にかかる引張応力を低減することができるから、銀電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。また、銀電極が基板表面から剥離することを抑制することができる。 Furthermore, the solar cell module of the present invention comprises a plurality of solar cell elements each having a silver electrode mainly composed of silver on the light receiving surface side and / or the non-light receiving surface side, and at least a part of the silver electrode is soldered. A solar cell comprising: an inner lead that is connected and electrically connects the plurality of solar cell elements; and a filler that encloses the plurality of solar cell elements and the inner lead therein. It is a module, Comprising: The peripheral part of the said silver electrode is comprised so that it may contact with the said filler directly. By doing so, instead of the periphery of the silver electrode mainly composed of silver having a high thermal conductivity and being easily affected by the heating at the time of welding with the inner lead being covered with the rigid solder, Since it is covered with a filler, stress is easily relieved. Therefore, since the tensile stress applied to the substrate surface of the solar cell element and the vicinity of the periphery of the silver electrode can be reduced, it is possible to suppress the occurrence of defects such as microcracks in the substrate under the silver electrode, Cracks and cracks can be suppressed. Moreover, it can suppress that a silver electrode peels from the substrate surface.
そして、本発明の太陽電池モジュールは、受光面側及び/又は非受光面側に、銀を主成分とする銀電極を有する複数枚の太陽電池素子と、前記銀電極の少なくとも一部に半田で接続され、前記複数枚の太陽電池素子同士を電気的に接続するインナーリードと、前記複数枚の太陽電池素子と前記インナーリードとをその内部に封入する充填材と、を具備して成る太陽電池モジュールであって、前記銀電極の周縁部は、被覆体によって覆われるとともに、この被覆体は、前記充填材と接触するように構成されて成る。このようにすることにより、銀を主成分とする銀電極の周縁部が剛性の高い半田によって被覆される代わりに、半田レジスト等の被覆体を介して充填材によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。そのため、太陽電池素子の基板表面と銀電極の境界線付近にかかる引張応力を低減することができるから、銀電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。また銀電極が基板から剥離することを抑制することができる。さらに、インナーリードを熱溶着するときに、半田と濡れ性の良い銀電極の周縁部がこの被覆体によって覆われているので、半田が銀電極の周縁部に流れ込んで、この周縁部を覆う恐れが少ない。 The solar cell module of the present invention includes a plurality of solar cell elements each having a silver electrode containing silver as a main component on the light-receiving surface side and / or the non-light-receiving surface side, and at least a part of the silver electrode with solder. A solar cell comprising: an inner lead that is connected and electrically connects the plurality of solar cell elements; and a filler that encloses the plurality of solar cell elements and the inner lead therein. It is a module, Comprising: The peripheral part of the said silver electrode is covered with a coating body, and this coating body is comprised so that it may contact with the said filler. By doing so, the peripheral portion of the silver electrode mainly composed of silver is covered with a filler via a covering such as a solder resist instead of being covered with a highly rigid solder, so that stress is relieved. Cheap. Therefore, since the tensile stress applied to the vicinity of the boundary line between the substrate surface of the solar cell element and the silver electrode can be reduced, it is possible to suppress the occurrence of defects such as microcracks in the substrate under the silver electrode. Cracks and cracks can be suppressed. Moreover, it can suppress that a silver electrode peels from a board | substrate. Furthermore, when the inner lead is heat-welded, the peripheral portion of the silver electrode having good wettability with the solder is covered with this covering, so that the solder may flow into the peripheral portion of the silver electrode and cover the peripheral portion. Less is.
さらに本発明の太陽電池モジュールは受光面側及び/又は非受光面側に、銀を主成分とする銀電極を有する複数枚の太陽電池素子と、前記銀電極の少なくとも一部に半田で接続され、前記複数枚の太陽電池素子と前記インナーリードとをその内部に封入する充填材と、を具備して成る太陽電池モジュールであって、前記銀電極は出力を外部に取り出すバスバー電極と、これに接続される集電用のフィンガー電極とを含んで構成され、前記バスバー電極の周縁部は、前記充填材と直接接触するように構成されて成る。 Furthermore, the solar cell module of the present invention is connected to a plurality of solar cell elements each having a silver electrode mainly composed of silver on the light-receiving surface side and / or the non-light-receiving surface side, and to at least a part of the silver electrode by solder. A solar cell module comprising a plurality of solar cell elements and a filler for enclosing the inner leads therein, wherein the silver electrode is a bus bar electrode for taking out the output to the outside, and And a peripheral portion of the bus bar electrode is configured to be in direct contact with the filler.
このように、熱伝導率が高い銀で構成されるうえに、インナーリードとの接続時に加熱されるバスバー電極の周縁部に剛性の高い半田が存在しないことから、太陽電池素子の基板表面と銀電極の周縁部付近にかかる引張応力を低減することができるから、銀電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。また、銀電極が基板表面から剥離することを抑制することができる。 In this way, since it is composed of silver having a high thermal conductivity and there is no highly rigid solder at the periphery of the bus bar electrode that is heated when connected to the inner lead, the substrate surface of the solar cell element and the silver Since the tensile stress applied near the periphery of the electrode can be reduced, it is possible to suppress the occurrence of defects such as microcracks in the substrate under the silver electrode, and to suppress cracks and cracks in subsequent processes. become. Moreover, it can suppress that a silver electrode peels from the substrate surface.
さらに本発明にかかる太陽電池モジュールでは、前記バスバー電極の周縁部が被覆体によって覆われるとともに、この被覆体は充填材と接触するように構成されてなるようにしたので、熱伝導率が高い銀で構成されるうえに、インナーリードとの接続時に加熱されるバスバー電極の周縁部が剛性の高い半田で覆われるかわりに、被覆体で覆われることから、バスバー電極周辺の応力を低減し、バスバー電極付近の基板に発生するクラックの反省を抑制することができる。 Further, in the solar cell module according to the present invention, the peripheral portion of the bus bar electrode is covered with the covering, and the covering is configured to come into contact with the filler. In addition to being covered with a cover instead of being covered with high-rigidity solder, the peripheral edge of the bus bar electrode that is heated when connected to the inner lead is reduced by the stress around the bus bar electrode, Reflection of cracks generated in the substrate in the vicinity of the electrode can be suppressed.
また、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記銀電極は、出力を外部に取り出すバスバー電極を含み、前記インナーリードは、このバスバー電極に接続されて成るようにすることが望ましい。このようにすることにより、銀を主成分とする銀電極であるバスバー電極のエッジ部が剛性の高い半田によって被覆される代わりに、充填材と直接接触して覆われるか、もしくは半田レジスト等の被覆体を介して充填材によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。そのため、太陽電池素子の基板表面とバスバー電極のエッジ部との境界線付近にかかる引張応力を低減することができるから、バスバー電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。さらに、インナーリードをバスバー電極に熱溶着するときに、バスバー電極のエッジ部がこの被覆体によって覆われていれば、半田がバスバー電極のエッジ部に流れ込んで、このエッジ部を覆う恐れが少ない。 In the above solar cell module, it is desirable that the silver electrode includes a bus bar electrode for taking out an output to the outside, and the inner lead is connected to the bus bar electrode. By doing so, the edge portion of the bus bar electrode, which is a silver electrode mainly composed of silver, is covered with the filler directly instead of being covered with the highly rigid solder, or a solder resist or the like Since it is covered with the filler via the covering, stress is easily relieved. Therefore, the tensile stress applied near the boundary line between the substrate surface of the solar cell element and the edge portion of the bus bar electrode can be reduced, so that the occurrence of defects such as microcracks can be suppressed in the substrate under the bus bar electrode. Thus, cracks and cracks in the subsequent process can be suppressed. Further, when the inner lead is thermally welded to the bus bar electrode, if the edge portion of the bus bar electrode is covered with the covering, the solder is less likely to flow into the edge portion of the bus bar electrode and cover the edge portion.
さらに、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記インナーリードと接続された前記バスバー電極は、そのインナーリードの接続方向に対する中央部の少なくとも一部が半田で被覆されて成るようにすることが望ましい。このようにすれば、特に電極の中央部、具体的には熱溶着すべきポイントに半田が存在してインナーリードと接続されることとなり、接続の信頼性がより高まる。 Furthermore, in the above-described solar cell module, it is preferable that the bus bar electrode connected to the inner lead is formed by covering at least a part of a central portion with respect to the connecting direction of the inner lead with solder. In this way, solder is present particularly at the center of the electrode, specifically at the point to be thermally welded, and is connected to the inner lead, and the connection reliability is further increased.
そして、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記インナーリードの幅は、前記バスバー電極の前記インナーリードとの接続方向に対する幅よりも細くして成るようにすることが望ましい。このようにすれば、インナーリードをバスバー電極に熱溶着した際に、バスバー電極の、インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部にインナーリードの半田が流れ込みにくい。したがって、バスバー電極のエッジ部と基板表面との境界線付近におけるストレスの集中を抑制でき、バスバー電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができる。 In the above solar cell module, it is preferable that the width of the inner lead is narrower than the width of the bus bar electrode in the connecting direction with the inner lead. In this way, when the inner lead is thermally welded to the bus bar electrode, the solder of the inner lead does not easily flow into the edge portion of the bus bar electrode along the connection direction with the inner lead. Therefore, concentration of stress in the vicinity of the boundary line between the edge portion of the bus bar electrode and the substrate surface can be suppressed, and generation of defects such as microcracks in the substrate under the bus bar electrode can be suppressed.
また、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記バスバー電極に対して少なくとも一端部が接続された複数のフィンガー電極をさらに備え、これらのフィンガー電極と前記インナーリードとが半田によって接続されないようにして成るようにすれば、インナーリードとフィンガー電極とが半田によって接続されていない状態となり、フィンガー電極部と基板表面との間におけるストレスの集中を抑制でき、マイクロクラック等の欠陥の発生をさらに抑制することができる。 The solar cell module may further include a plurality of finger electrodes having at least one end connected to the bus bar electrode, and the finger electrodes and the inner leads are not connected by solder. By doing so, the inner lead and the finger electrode are not connected by solder, so that stress concentration between the finger electrode portion and the substrate surface can be suppressed, and the occurrence of defects such as microcracks can be further suppressed. .
さらに、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記フィンガー電極は、少なくとも前記一端部を被覆する被覆体を備えて成るようにしたので、インナーリードをバスバー電極に熱溶着した際に、インナーリードの接続位置がずれても、被覆体によってフィンガー電極の一端部がカバーされ、フィンガー電極とインナーリードとが半田によって接続されることを防止できる。したがって、フィンガー電極部と基板表面との間におけるストレスの集中を抑制でき、マイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができる。 Further, in the above-described solar cell module, the finger electrode is provided with a covering that covers at least the one end, so that when the inner lead is thermally welded to the bus bar electrode, the connection position of the inner lead is Even if it deviates, one end part of a finger electrode is covered with a covering, and it can prevent that a finger electrode and an inner lead are connected with solder. Therefore, concentration of stress between the finger electrode portion and the substrate surface can be suppressed, and generation of defects such as microcracks can be suppressed.
そして、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記被覆体は半田レジストとしたので、ストレスが緩和されやすく、さらに極めて容易に被覆体を形成することができる。 In the above-described solar cell module, since the covering is made of a solder resist, the stress is easily relieved, and the covering can be formed extremely easily.
以上説明したように、本発明の太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池素子の受光面側及び/又は非受光面側に、出力を外部へ取り出すためのバスバー電極を設け、これらの太陽電池素子の前記バスバー電極同士をインナーリードで接続し、充填材内に封入して成る太陽電池モジュールであって、前記インナーリードと前記バスバー電極とは半田によって接続されるとともに、前記バスバー電極は、前記インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部が前記充填材と直接接触するか、若しくはこのエッジ部が被覆体によって覆われ、この被覆体は、前記充填材と接触するように構成されて成る。 As described above, the solar cell module of the present invention is provided with the bus bar electrode for taking out the output to the outside on the light receiving surface side and / or the non-light receiving surface side of the plurality of solar cell elements, and these solar cell elements. The bus bar electrodes are connected by inner leads and sealed in a filler, and the inner leads and the bus bar electrodes are connected by solder, and the bus bar electrodes are connected to the inner leads. An edge portion along the connecting direction with the lead is in direct contact with the filler, or the edge portion is covered with a covering, and the covering is configured to come into contact with the filler.
このようにすることにより、銀を主成分とする電極のうち、インナーリードが接続され、溶着による影響を最も大きく受けるバスバー電極のインナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部と半導体基板表面との境界線付近にかかる引張応力を低減することができ、ストレスの集中を抑制できるため、バスバー電極下部の半導体基板にマイクロクラック等の損傷の発生を抑制することができる。よって、後工程におけるひびや割れも低減し、バスバー電極エッジ部と半導体基板表面との境界線付近の引張応力が緩和されているため、日々の温度サイクルストレスによる電極付近における割れを抑制することができる。 By doing so, the inner lead is connected among the electrodes mainly composed of silver, and the edge portion along the connection direction of the inner lead of the bus bar electrode that is most affected by the welding and the surface of the semiconductor substrate Since the tensile stress applied to the vicinity of the boundary line can be reduced and the concentration of stress can be suppressed, the occurrence of damage such as microcracks can be suppressed in the semiconductor substrate below the bus bar electrode. Therefore, cracks and cracks in the subsequent process are reduced, and the tensile stress near the boundary between the bus bar electrode edge and the semiconductor substrate surface is relaxed, so that cracking in the vicinity of the electrode due to daily temperature cycle stress can be suppressed. it can.
本発明の太陽電池モジュールは、受光面側及び/又は非受光面側に、銀を主成分とする銀電極を有する複数枚の太陽電池素子と、前記銀電極の少なくとも一部に半田で接続され、前記複数枚の太陽電池素子同士を電気的に接続するインナーリードと、前記複数枚の太陽電池素子と前記インナーリードとをその内部に封入する充填材と、を具備して成る太陽電池モジュールであって、前記銀電極の周縁部は、前記充填材と直接接触するように構成されて成る。あるいは、前記銀電極の周縁部は、被覆体によって覆われるとともに、この被覆体は、前記充填材と接触するように構成されて成る。 The solar cell module of the present invention is connected to a plurality of solar cell elements each having a silver electrode mainly composed of silver on the light-receiving surface side and / or the non-light-receiving surface side, and to at least a part of the silver electrode by solder. A solar cell module comprising: an inner lead that electrically connects the plurality of solar cell elements; and a filler that encloses the plurality of solar cell elements and the inner lead therein. And the peripheral part of the said silver electrode is comprised so that it may contact with the said filler directly. Alternatively, the peripheral portion of the silver electrode is covered with a covering, and the covering is configured to come into contact with the filler.
このようにすることにより、熱伝導率が高く、インナーリードとの溶着の際の加熱により影響を受けやすい銀を主成分とする銀電極の周縁部が剛性の高い半田によって被覆される代わりに、充填材によって、直接若しくは半田レジスト等の被覆体を介して覆われるので、ストレスが緩和されやすい。そのため、銀電極の周縁部と半導体基板表面との境界付近にかかる引張応力を低減することができ、ストレスの集中を抑制できるため、銀を主成分とする電極下部の半導体基板にマイクロクラック等の損傷の発生を抑制することができる。よって、後工程におけるひびや割れも低減し、銀電極の周縁部と半導体基板表面との境界線付近の引張応力が緩和されているため、日々の温度サイクルストレスによる電極付近における割れを抑制することができる。さらに、被覆体を用いたときは、インナーリードを熱溶着するときに、半田と濡れ性の良い銀電極の周縁部がこの被覆体によって覆われているので、半田が銀電極の周縁部に流れ込んで、この周縁部を覆う恐れが少ないという利点をも有する。 By doing so, instead of the periphery of the silver electrode mainly composed of silver having a high thermal conductivity and being easily affected by the heating at the time of welding with the inner lead being covered with the rigid solder, Since it is covered with the filler directly or through a covering such as a solder resist, stress is easily relieved. Therefore, the tensile stress applied to the vicinity of the boundary between the peripheral edge of the silver electrode and the semiconductor substrate surface can be reduced, and the stress concentration can be suppressed. The occurrence of damage can be suppressed. Therefore, cracks and cracks in the post process are also reduced, and tensile stress near the boundary between the peripheral edge of the silver electrode and the semiconductor substrate surface is relaxed, so that cracking in the vicinity of the electrode due to daily temperature cycle stress is suppressed. Can do. Furthermore, when using a cover, when the inner lead is heat-welded, the periphery of the silver electrode with good wettability with the solder is covered with this cover, so that the solder flows into the periphery of the silver electrode. Thus, there is also an advantage that there is little risk of covering the peripheral edge.
さらに本発明の太陽電池モジュールは、受光面側及び/又は非受光面側に、銀を主成分とする銀電極を有する複数枚の太陽電池素子と、前記銀電極の少なくとも一部に半田で接続され、前記複数枚の太陽電池素子と前記インナーリードとをその内部に封入する充填材と、を具備して成る太陽電池モジュールであって、前記銀電極は出力を外部に取り出すバスバー電極と、これに接続される集電用のフィンガー電極とを含んで構成され、前記バスバー電極の周縁部は前記充填材と直接接触するように構成されてなる。 Furthermore, the solar cell module of the present invention is connected to a plurality of solar cell elements each having a silver electrode mainly composed of silver on the light-receiving surface side and / or the non-light-receiving surface side, and to at least a part of the silver electrode by solder. A solar cell module comprising a plurality of solar cell elements and a filler for enclosing the inner leads therein, wherein the silver electrode is a bus bar electrode for taking out the output to the outside; And a peripheral portion of the bus bar electrode is configured to be in direct contact with the filler.
このように、熱伝導率が高い銀で構成されるうえに、インナーリードとの接続時に加熱されるバスバー電極の周縁部に剛性の高い半田が存在しないことから、太陽電池素子の基板表面と銀電極の周縁部付近にかかる引張応力を低減することができるから、銀電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。また、銀電極が基板表面から剥離することを抑制することができる。 In this way, since it is composed of silver having a high thermal conductivity and there is no highly rigid solder at the periphery of the bus bar electrode that is heated when connected to the inner lead, the substrate surface of the solar cell element and the silver Since the tensile stress applied near the periphery of the electrode can be reduced, it is possible to suppress the occurrence of defects such as microcracks in the substrate under the silver electrode, and to suppress cracks and cracks in subsequent processes. become. Moreover, it can suppress that a silver electrode peels from the substrate surface.
さらにバスバー電極の周縁部が被覆体によって覆われるとともに、この被覆体は充填材と接触するように構成されれば、熱伝導率が高い銀で構成されるうえに、インナーリードとの接続時に加熱されるバスバー電極の周縁部が剛性の高い半田で覆われるかわりに、被覆体で覆われることから、バスバー電極周辺の応力を低減し、バスバー電極付近の基板に発生するクラックの反省を抑制することができる。またインナーリードを溶着する際に、インナーリードと接続するバスバー電極の周縁が被覆体で覆われていることから、半田が銀電極の周縁部に流れ込んで、この周縁部を覆う恐れが少ないという利点をも有する。 Further, the peripheral portion of the bus bar electrode is covered with a covering, and if the covering is configured to come into contact with the filler, it is composed of silver having a high thermal conductivity and is heated when connected to the inner lead. Instead of being covered with a highly rigid solder, the peripheral part of the bus bar electrode is covered with a covering, so that stress around the bus bar electrode is reduced, and reflection of cracks generated on the board in the vicinity of the bus bar electrode is suppressed. Can do. Further, when welding the inner lead, the peripheral edge of the bus bar electrode connected to the inner lead is covered with the covering, so that there is less possibility that the solder flows into the peripheral part of the silver electrode and covers the peripheral part. It also has.
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。図3(a)は、本発明の太陽電池モジュール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4は、電極形状の一例を示す図であり、(a)は非受光面側(裏面)、(b)は受光面側(表面)である。 Hereinafter, the solar cell module of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Fig.3 (a) is a figure which shows the structure of the cross section of the solar cell element X concerning the solar cell module of this invention. FIG. 4 is a diagram showing an example of the electrode shape, where (a) is the non-light-receiving surface side (back surface) and (b) is the light-receiving surface side (front surface).
図3(a)において、1は半導体基板であるp型のシリコン基板、1aはn型拡散層、2は反射防止膜、3は半導体接合部、4aは裏面バスバー電極、4bは裏面集電用電極、5aは表面バスバー電極を示す。
In FIG. 3A, 1 is a p-type silicon substrate which is a semiconductor substrate, 1a is an n-type diffusion layer, 2 is an antireflection film, 3 is a semiconductor junction, 4a is a backside bus bar electrode, and 4b is for backside current collection.
ここで、太陽電池素子X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型半導体のシリコン基板1を準備する。このシリコン基板1は、ボロン(B)等の一導電型半導体不純物を1×1016〜1018atoms/cm3程度含有し、比抵抗1.0〜2.0Ω・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等によって形成され、多結晶シリコン基板の場合は鋳造法等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300μm程度の厚みにスライスして、10cm×10cm又は15cm×15cm程度の大きさに切断してシリコン基板1とする。
Here, the manufacturing process of the solar cell element X will be described. First, a p-type
その後、基板の切断面を清浄化するために表面をフッ酸やフッ硝酸等でごく微量エッチングする。 Thereafter, in order to clean the cut surface of the substrate, the surface is subjected to a very small amount of etching with hydrofluoric acid or hydrofluoric acid.
次に、シリコン基板1を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン(POCl3)等の不純物元素を含むガス中で熱処理することによって、シリコン基板1の表面部分にリン原子を拡散させてシート抵抗が30〜300Ω/□程度のn型拡散層1aを形成し、半導体接合部3を形成する。
Next, the
そして、シリコン基板1の表面側のみにn型拡散層1aを残して他の部分を除去した後、純水で洗浄する。このシリコン基板1の表面側以外のn型拡散層1aの除去は、シリコン基板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により行う。
Then, the n-type diffusion layer 1a is left only on the surface side of the
さらに、シリコン基板1の表面側に反射防止膜2を形成する。この反射防止膜2は例えば窒化シリコン膜等から成り、例えばシラン(SiH4)とアンモニア(NH3)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法等で形成される。この反射防止膜2は、シリコン基板1との屈折率差等を考慮して、屈折率が1.8〜2.3程度になるように形成され、厚み500〜1000Å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。
Further, an
そして、シリコン基板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及び銀ペーストを塗布して焼成することにより、表面電極5及び裏面電極4を同時に形成する。
Then, the
図4(a)に示されるように裏面電極4は裏面から出力を取り出すための裏面バスバー電極4aと裏面集電用電極4bからなる。また、図4(b)に示されるように表面電極5は表面から出力を取り出すための表面バスバー電極5a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5bとから構成される。
As shown in FIG. 4A, the
裏面集電用電極4b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10〜30重量部、0.1〜5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印刷し、乾燥後に同時に600〜800℃で1〜30分程度焼成することにより焼き付けられる。このときにシリコン基板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層が形成される。
The back
また、裏面バスバー電極4a、表面バスバー電極5a、表面フィンガー電極5b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10〜30重量部、0.1〜5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印刷、乾燥後に同時に600〜800℃で1〜30分程度焼成することにより焼き付けられる。なお、表面電極5は、反射防止膜2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良いし、もしくは反射防止膜2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良い。
Also, the back
出力取り出し用の裏面バスバー電極4aを形成した後、裏面集電用電極4bを裏面バスバー電極4a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4aと裏面集電用電極4bを形成する順番はこの逆でも良い。また、裏面電極4においては上記構造をとらず、表面電極5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良い。
After the back
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を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。太陽電池モジュールの一例として、図3(b)に、図3(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。 Since a single solar cell element generates a small electrical output, it is necessary to connect a plurality of solar cell elements in series and parallel so that a practical electrical output can be taken out. As an example of the solar cell module, FIG. 3B shows a solar cell module Y configured by combining the solar cell elements X of FIG.
図3(b)に示すように、複数の太陽電池素子Xは、インナーリード8によって電気的に接続され、透光性パネル9と裏面保護材11の間にエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)等を主成分とする充填材10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。太陽電池モジュールYの出力は、出力配線12を経て端子ボックス13に接続されている。図3(c)に、図3(b)の太陽電池モジュールYの内部構造の部分拡大図を示す。
As shown in FIG. 3B, the plurality of solar cell elements X are electrically connected by the inner leads 8, and an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) is provided between the translucent panel 9 and the back surface
図3(c)に示すように、太陽電池素子X1の表面バスバー電極5aと、隣接する太陽電池素子X2の裏面バスバー電極4aとをインナーリード8によって接続して、複数の太陽電池素子X同士が電気的に接続されている。インナーリード8を裏面バスバー電極4aと表面バスバー電極5aの全長もしくは複数箇所、あるいは部分的にホットエア等の熱溶着により接続して、太陽電池素子X同士を接続配線されている。インナーリード8としては、例えば、その表面全体に20〜70μm程度の半田を被覆した厚さ100〜300μm程度の銅箔を所定の長さに切断したものを用いる。
As shown in FIG.3 (c), the front surface bus-
本発明においては、あらかじめ太陽電池素子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、インナーリード8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とインナーリード8を接続することが望ましい。
In the present invention, the surface of the bus bar electrodes (4a, 5a) of the solar cell element X is not previously coated with solder, but the solder covered with the
図1に、図3(c)のA−A線における断面図を示す。なお、断面図は構成をわかりやすくするため、要部の寸法を誇張して描いてあり、実際の寸法比率とは異なる。 FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. Note that, in order to make the configuration easy to understand, the cross-sectional view is drawn with exaggerated dimensions of the main part, which is different from the actual size ratio.
この断面図に示すように、本発明においては、裏面バスバー電極4a及び/又は表面バスバー電極5aの長手方向の端部、即ちインナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部が充填材10と接する構造になっている。従来は、バスバー電極(4a、5a)のエッジ部が剛性の高い半田6によって被覆されていたが、その代わりに、充填材10によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。したがって、バスバー電極(4a、5a)のエッジ部とシリコン基板1表面との境界線付近にかかる引張応力を低減することができ、ストレスの集中を抑制できるため、バスバー電極(4a、5a)下部のシリコン基板1にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。
As shown in this cross-sectional view, in the present invention, the structure is such that the end portion in the longitudinal direction of the back surface
また屋外に設置した場合の日々の温度サイクルによるストレスが電極付近に集中することが少ないため、長期間使用してもバスバー電極(4a、5a)のインナーリードの接続方向に沿ったエッジ部近傍での割れが発生することを抑制することができる。 In addition, since stress due to daily temperature cycles when installed outdoors is less likely to concentrate near the electrode, it can be used in the vicinity of the edge along the connection direction of the inner leads of the bus bar electrodes (4a, 5a) even after long-term use. It is possible to suppress the occurrence of cracks.
本発明において、充填材と直接接触するバスバー電極(4a、5a)のインナーリードの接続方向に沿ったエッジ部領域には、電極のエッジ部と、このエッジ部から所定長さ分内側の領域が含まれる。具体的にはこの所定長さ分内側の領域には、電極のエッジ部から50μm内側の箇所が含まれるようにすることが望ましい。なお、印刷焼成法を用いて形成した電極等のように、電極のエッジ部が薄くなり基板と電極との境界を明確に判定することが難しい場合がある。このような場合は、最表面の主成分が電極を形成する材料の主成分となる箇所をエッジ部と見なして上述の範囲とすれば良い。また、このエッジ部の上限値については、バスバー電極のサイズ等によって異なり、一義的に定められるものではないが、バスバー電極とインナーリードとの接続強度が十分得られるように設定すれば良い。例えば、後述する実施例に示すバスバー電極(幅2mm程度)の場合、この幅の1/4(幅2mmの場合、500μm)を上限の目安とすれば良い。 In the present invention, the edge portion region along the connecting direction of the inner lead of the bus bar electrode (4a, 5a) that is in direct contact with the filler includes an edge portion of the electrode and a region that is a predetermined length from the edge portion. included. Specifically, it is desirable that the inner region for the predetermined length includes a portion 50 μm inside from the edge portion of the electrode. Note that, as in the case of an electrode formed using a printing and firing method, the edge portion of the electrode becomes thin, and it may be difficult to clearly determine the boundary between the substrate and the electrode. In such a case, a portion where the main component of the outermost surface is the main component of the material forming the electrode may be regarded as the edge portion within the above range. The upper limit value of the edge portion varies depending on the size of the bus bar electrode and is not uniquely determined, but may be set so that the connection strength between the bus bar electrode and the inner lead is sufficiently obtained. For example, in the case of a bus bar electrode (about 2 mm in width) shown in an example described later, the upper limit may be set to 1/4 of this width (500 μm in the case of 2 mm width).
なお、バスバー電極(4a、5a)は、インナーリードの接続方向の中央部の少なくとも一部が半田6で被覆されるようにすることが望ましい。例えば、あらかじめ半田でバスバー電極(4a、5a)の中央部を被覆しておいても良いし、インナーリード8で接続するときに、電極との中央部を溶着するようにしても良い。このようにすれば、特にバスバー電極(4a、5a)の中央部に必ず半田6が存在してインナーリード8と接続されることとなり、接続の信頼性が高まる。
The bus bar electrodes (4a, 5a) are preferably covered with the
なお、通常は太陽電池素子の電極部には出力を外部に取り出したり、電極の耐久性を維持したりするために、あらかじめディップ法、噴流式等によって半田を被覆する場合が多いが、本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子Xの電極部に半田を被覆しなくても構わない。 Usually, in order to extract the output to the outside of the electrode part of the solar cell element or maintain the durability of the electrode, it is often the case that the solder is coated in advance by a dip method, a jet type, etc. It is not necessary to coat the electrode part of the solar cell element X of the solar cell module with solder.
また、半田を被覆する場合でも、図1に示すように、太陽電池素子Xの裏面バスバー電極4a及び/又は表面バスバー電極5aの各々のエッジ部が、半田6によって覆われないようにすることが必要である。その方法の一例としては、例えば、裏面バスバー電極4a及び/又は表面バスバー電極5aの中央部にはフラックスを塗布し、端部にはフラックスを塗布しないことによって、バスバー電極(4a、5a)の中央部には半田6が被覆され、端部には半田6が被覆されない本発明の構造にすることができる。
Further, even when the solder is covered, as shown in FIG. 1, the edge portions of the back
次に、図2に本発明に係る他の実施形態を示す。図2も図1と同様に図3(c)のA−A線における断面図を示す。この実施形態では、裏面バスバー電極4a及び/又は表面バスバー電極5aのインナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部は被覆体7の一例である、半田レジストを間に介した状態で充填材10と接触するような構成となっている。このように被覆体7を介して充填材10と接触しており、上述のように、バスバー電極(4a、5a)のエッジ部が剛性の高い半田6によって被覆される代わりに、被覆体7と充填材10によって覆われている。したがって、境界線付近におけるストレスの集中を緩和して抑制でき、バスバー電極(4a、5a)下部のシリコン基板1にマイクロクラック等の損傷の発生を抑制することができる。
Next, FIG. 2 shows another embodiment according to the present invention. 2 also shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In this embodiment, the edge part along the connection direction with the inner lead of the back surface
このような被覆体7をあらかじめ設けておき、その後、半田被覆されたインナーリード8をバスバー電極(4a、5a)に熱溶着することによって、インナーリード8側から半田6が流れ込んでもバスバー電極(4a、5a)の端部を覆うことを抑制できる。
Such a covering 7 is provided in advance, and then the solder-coated inner leads 8 are thermally welded to the bus bar electrodes (4a, 5a), so that even if the
また、太陽電池素子Xの裏面バスバー電極4a及び/又は表面バスバー電極5aの各々のエッジ部をあらかじめ被覆体7を塗布・硬化させた状態で、ディップ法、噴流式等によって半田を被覆すれば、バスバー電極(4a、5a)のエッジ部を半田6が覆わない構造とすることができる。
Also, if the edge of each of the back
このような被覆体7としては、太陽電池モジュールの形成工程において熱がかかることから、耐熱性の樹脂によって構成することが望ましく、その中でも、半田レジストを用いれば、ストレスが緩和されやすく、さらに、印刷やフォトリソグラフィ等によって極めて容易に所定形状の被覆体7を形成することができ、半田に対する耐性を備えていることから望ましい。なお、半田レジストとしては、例えば、エポキシ系の有機硬化樹脂が用いられ、有機硬化樹脂には紫外線硬化型、熱硬化型のものがあり、いずれを用いても良い。 Such a covering 7 is preferably made of a heat-resistant resin because heat is applied in the step of forming the solar cell module. Among them, if a solder resist is used, stress is easily relieved, It is desirable because the covering 7 having a predetermined shape can be formed very easily by printing, photolithography, or the like and has resistance to solder. As the solder resist, for example, an epoxy-based organic curable resin is used, and the organic curable resin includes an ultraviolet curable type and a thermosetting type, and any of them may be used.
以上のようにして、本発明の太陽電池モジュールを実現することができる。 As described above, the solar cell module of the present invention can be realized.
なお、インナーリード8の幅を、裏面バスバー電極4a及び/又は表面バスバー電極5aの幅よりも細くしておけば、インナーリード8をバスバー電極(4a、5a)に熱溶着した際に、バスバー電極(4a、5a)の端部をインナーリード8の半田によって覆われにくくすることができる。
If the width of the
次に本発明の太陽電池モジュールにつき、好ましい態様について説明する。 Next, a preferable aspect is demonstrated about the solar cell module of this invention.
本発明の太陽電池モジュールは、図4(b)において説明したように表面バスバー電極5aに対して少なくとも一端部が接続された複数の表面フィンガー電極5bを有しているが、これらの表面フィンガー電極5bとインナーリード8とが半田によって接続されないようにすることが望ましい。
The solar cell module of the present invention has a plurality of
図5は、太陽電池素子の表面側にインナーリード8を接続した場合の図4(b)のD−D方向から見た部分断面図であり、表面フィンガー電極5bを長手方向に縦断した表面側の断面構造を示し、インナーリード8が図の正面から見て左にずれた状態をなっている。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view seen from the DD direction of FIG. 4B when the
図5(a)に示すように、インナーリード8と太陽電池素子の電極とを電気的に接続している半田6は、インナーリード8と表面バスバー電極5aとの間に存在し、インナーリード8と表面フィンガー電極5bとは半田で接続されていない。インナーリード8を半田によって接続する装置(タブ付け装置)の位置決め精度によっては、このようにインナーリード8が表面フィンガー電極5bの上にはみ出すことがしばしば発生する可能性があるが、ここで説明したように、インナーリード8と表面フィンガー電極5bとが相互に半田で接続されていない状態となっていれば、表面フィンガー電極5bとシリコン基板1の表面との間におけるストレスの集中を抑制でき、マイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができる。
As shown in FIG. 5A, the
なお、インナーリード8は半田によって被覆されていたり、表面フィンガー電極5bに半田が付着したりしていても、相互に半田で接続されていなければ本発明の効果を奏する。具体的には、この領域Eにおいて、インナーリード8と表面フィンガー電極5bとが単に接触したり(半田による接続を伴わず)、各部材の形状と配置状態によって定まる所定距離をおいて離間したりした状態となっている。なお、太陽電池モジュールの形成時に充填材10によって気密に封入する工程で、流れ込んだEVA等の充填材10を介して離間していても構わない。
Even if the
このようにインナーリード8と表面フィンガー電極5bとが相互に半田で接続されないような状態とするためには、例えば、複数の太陽電池素子同士をインナーリード8によって半田を溶かして熱溶着する際に、あらかじめ接続したい表面バスバー電極5aにフラックスを塗布し、表面フィンガー電極5bにはフラックスを塗布しないようにしておけば良い。フラックスが塗布された箇所は、加熱によって表面が活性化し、酸化膜が除去されて半田との濡れ性が向上するが、表面フィンガー電極5bを構成する銀において、フラックスがないと表面酸化膜を除去できず、半田との濡れ性が悪い。したがって、表面フィンガー電極5bの箇所にフラックスを塗布しないようにしておけば、上述のインナーリード8と表面フィンガー電極5bとが相互に半田で接続されていない本発明の構成を容易に得ることができる。特に、電極表面に半田を被覆していないいわゆる半田レス型の太陽電池素子同士の接続で明確な効果を奏する。
In order to prevent the inner leads 8 and the
また、図5(b)に示すように、表面フィンガー電極5bが表面バスバー電極5aに接続した一端部を被覆する被覆体14を設けて、インナーリード8と表面フィンガー電極5bとが相互に半田で接続されない本発明の構成を得るようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 5B, a covering 14 is provided to cover one end of the
図6に図4(b)のC部の部分拡大図を示す。図6(a)に示すように、表面フィンガー電極5bが表面バスバー電極5aに接続した一端部を被覆体14によって覆うようにすれば良いし、図6(b)に示すように、被覆体14’は表面バスバー電極5aの長手方向の端部と表面フィンガー電極5bが表面バスバー電極5aに接続した一端部とを同時に覆うようにしても良い。
FIG. 6 shows a partially enlarged view of a portion C in FIG. As shown in FIG. 6 (a), one end of the
このような被覆体14を設けることによって、インナーリード8を表面バスバー電極5aに熱溶着した際に、図に示すようにインナーリード8の接続位置がずれても、この被覆体14によって表面フィンガー電極5bの一端部がカバーされているので、表面フィンガー電極5bとインナーリード8とが半田によって接続されることを防止できる。したがって、表面フィンガー電極5bと基板1の表面との間におけるストレスの集中を抑制でき、マイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができる。
By providing such a
なお、被覆体14は、太陽電池モジュールの形成工程において熱がかかることから、耐熱性の樹脂によって構成することが望ましく、その中でも、半田レジストを用いれば、表面フィンガー電極5bが半田レジストの被覆体14を介して充填材によって覆われた構成となる。その結果、ストレスが緩和されやすく、さらに、印刷やフォトリソグラフィ等によって極めて容易に所定形状の被覆体を形成することができ、半田に対する耐性も備えていることから望ましい。また、図6(b)に示す形状で被覆体14’を形成する場合、図2の説明において詳述した半田レジストを兼ねて同時形成することができるので、工程数を減らすことができ、コストの点からも望ましい。
The covering 14 is preferably made of a heat-resistant resin because heat is applied in the process of forming the solar cell module. Among them, the
また被覆体14、14’を設ける領域は、表面フィンガー電極5bが表面バスバー電極5aに接続された一端部から5mm以下の範囲とすることが望ましい。この範囲を超えると光照射領域を遮って変換効率を下げてしまう作用が顕著となるからである。なお、下限については、インナーリード8を半田によって接続する装置(タブ付け装置)の位置決め精度の範囲、すなわちインナーリード8がずれてはみ出す可能性のある範囲について、確実に被覆体によって被覆するように下限値を設定すれば良い。
Further, it is desirable that the area where the
以上、図5、図6において説明した本発明の太陽電池モジュールに係るフィンガー電極としては、表面側に限定して説明したが、また、裏面側においても、表面側の電極と同様に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、表面側と全く同様にして、フィンガー電極とインナーリードとが半田によって接続されない構造としても構わない。 As described above, the finger electrode according to the solar cell module of the present invention described with reference to FIGS. 5 and 6 has been described limited to the front surface side, but silver is mainly used on the back surface side as well as the front surface side electrode. The structure may include a bus bar electrode and a finger electrode as components, and the finger electrode and the inner lead may not be connected by solder in the same manner as the surface side.
次に、本発明の太陽電池モジュールの別の態様について説明する。 Next, another aspect of the solar cell module of the present invention will be described.
図8は、本発明の請求項3若しくは請求項4に記載した太陽電池モジュールに係る太陽電池素子の一実施例を示す模式図であり、(a)は非受光面側(裏面)の一例、(b)は受光面側(表面)の一例を示す。また、図9(a)、(b)に、図8に図示された太陽電池素子にインナーリードを半田で接続した状態における断面構造を示す。
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a solar cell element according to the solar cell module described in
図に示した例では、シリコン基板21の表面に銀を主成分とした銀電極として、バスバー電極24a、25a、フィンガー電極25bが形成され、これらの銀電極の周縁部24c、25cに充填材28と直接接触する領域(図9(a)参照)、若しくは半田レジスト等の被覆体27(図9(b)参照)を介して充填材28に被覆される領域が形成されている。
In the example shown in the drawing,
図9の断面図に示すように、本発明においては、銀を主成分とする銀電極(24a、25a、25b)の周縁部(24c、25c)が充填材28と接する構造になっている。従来は、例えば、図7に示すように、この領域が剛性の高い半田26によって被覆されていたが、その代わりに、充填材28によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。したがって、銀電極の周縁部24c、25cとシリコン基板21表面との境界線付近にかかる引張応力を低減することができ、ストレスの集中を抑制できるため、銀電極下部のシリコン基板21におけるマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 9, in the present invention, the peripheral portions (24 c, 25 c) of the silver electrodes (24 a, 25 a, 25 b) mainly composed of silver are in contact with the
また屋外に設置した場合、日々の温度サイクルによるストレスが電極のエッジ部付近に集中することが少ないため、長期間使用した場合に銀電極近傍での割れが発生することを抑制することができる。 In addition, when installed outdoors, stress due to daily temperature cycles is less likely to concentrate near the edge of the electrode, so that cracking in the vicinity of the silver electrode can be suppressed when used for a long period of time.
このように銀電極(24a、25a、25b)の周縁部(24c、25c)が充填材28と直接接触している構造とするためには、例えば、銀電極24a、25a、25bの中央部にはフラックスを塗布し、周縁部24c、25cにはフラックスを塗布しないことによって、銀電極24a、25a、25bの中央部には半田が被覆され、周縁部24c、25cには半田が被覆されない本発明の構造にすることができる。また、銀電極(24a、25a、25b)の周縁部(24c、25c)が充填材28と直接接触した被覆体27によって覆われる構造とするためには、あらかじめ被覆体27、例えば半田レジスト等をこの領域上に塗布・硬化させた状態で、半田を被覆すれば良い。被覆体27は、太陽電池モジュールの形成工程において熱がかかることから、耐熱性の樹脂によって構成することが望ましい。さらに、印刷やフォトリソグラフィ等によって極めて容易に所定形状の被覆体を形成することができ、半田に対する耐性も備えていることから半田レジストを用いることが望ましい。
In this way, in order to obtain a structure in which the peripheral portions (24c, 25c) of the silver electrodes (24a, 25a, 25b) are in direct contact with the
なお、本実施形態に係るバスバー電極24a、25aとは、インナーリード30と接続する電極のことであり、その形状や本数に影響されるものではない。図10は本実施形態に係る太陽電池素子において、非受光面側(裏面)の変形例を示した図である。図10(a)、(b)に示したように、矩形のドット状のバスバー電極であっても、本発明の効果を有効に発揮することができる。また矩形以外に、多角形、楕円、円等の形状であっても良い。さらに図10(c)に示すように、ライン部から突出させた突出部を設けた、櫛歯を変形させた電極形状であっても、インナーリード30と接続される電極部分をバスバー電極と見なし、このバスバー電極24a、25aの周縁部24c、25cが充填材28と直接、若しくは被覆体27を介して充填材28に覆われていれば、本発明の構成と見なしうる。例えば、図10(c)の場合、インナーリード30と接続する部分がライン部であれば、そのライン部が本発明に係るバスバー電極の構造を有していれば良く、突出部にインナーリード30を接続するのであれば、その突出部が本発明に係るバスバー電極の構造を有していれば良い。また本数も図示した2本(組)にとらわれるものでなく、1本(組)であっても、また3本(組)もしくはそれ以上であっても構わない。
The
なお、本実施形態に係るバスバー電極において、充填材と直接接触するバスバー電極24a、25aの周縁部24c、25cの領域は、電極のエッジ部と、このエッジ部から所定長さ分内側の領域が含まれる。具体的にはこの所定長さ分内側の領域には、電極のエッジ部から50μm内側の箇所が含まれるようにすることが望ましい。なお、印刷焼成法を用いて形成した電極等のように、電極のエッジ部が薄くなり基板と電極との境界を明確に判定することが難しい場合がある。このような場合は、最表面の主成分が電極を形成する材料の主成分となる箇所をエッジ部と見なして上述の範囲とすれば良い。また、このエッジ部の上限値については、バスバー電極のサイズ等によって異なり、一義的に定められるものではないが、バスバー電極とインナーリードとの接続強度が十分得られるように設定すれば良い。例えば、後述する実施例に示すバスバー電極(幅2mm程度)の場合、この幅の1/4(幅2mmの場合、500μm)を上限の目安とすれば良い。
Note that, in the bus bar electrode according to the present embodiment, the
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る。 The embodiment of the present invention is not limited to the above example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば上述の説明では、表面バスバー電極5aに対して、表面フィンガー電極5bの一端部が略直交して接続された例によって説明したが、直交せずに斜め方向から接続していても構わないし、さらに表面フィンガー電極5bの両端部が表面バスバー電極5aに接続され、閉じた形状となっていても構わない。
For example, in the above description, one end portion of the
さらに、上述の説明では、フィンガー電極として、太陽電池素子の受光面側に設けられた表面フィンガー電極5bとして説明したが、これに限るものではなく、本発明でいうフィンガー電極とは、インナーリードと接続されるバスバー電極に接続された集電用の電極を指し、非受光面側に設けられていても良い。また、フィンガー電極の本数や形状についても、上述の説明に制限されるものではない。図11に受光面側に設けたフィンガー電極とバスバー電極の一例を示す。例えば、図11(a)に示すように二本のバスバー電極に接続されたフィンガー電極の長さは、バスバー電極よりも短くても構わないし、図11(b)に示すように複数のバスバー電極と直交する形状であっても良い。またバスバー電極に直交せず、バスバー電極と鋭角もしくは鈍角を形成して接続されても良い。また、フィンガー電極の形状は、直線状に限るものでもなく曲線状であっても良い。
Furthermore, in the above description, the finger electrode is described as the
また上述の説明では、p型シリコン基板を用いた太陽電池について説明したが、n型シリコン基板を用いた場合にも、説明中の極性を逆にすれば同様のプロセスによって本発明の効果を得ることができる。さらに上述の説明では、シングル接合の場合について説明したが、半導体多層膜からなる薄膜接合層をバルク基板使用接合素子に積層して形成した多接合型であっても、本発明を適用することができる。 In the above description, the solar cell using the p-type silicon substrate has been described. However, when the n-type silicon substrate is used, the effect of the present invention can be obtained by the same process if the polarity in the description is reversed. be able to. Further, in the above description, the case of single junction has been described, but the present invention can be applied even to a multi-junction type formed by laminating a thin film junction layer made of a semiconductor multilayer film on a junction element using a bulk substrate. it can.
そして上述の説明では、キャスティング法を用いた多結晶シリコン基板を例にとったが、基板はキャスティング法によるものに限る必要はなく、また多結晶シリコンに限る必要はない。また、半導体基板に限定されることもなく、半導体薄膜であっても良い。またシリコン材料に限定されることもなく、半導体一般に適用できる。すなわち、化合物系や有機物系の太陽電池にも適用できる。 In the above description, the polycrystalline silicon substrate using the casting method is taken as an example. However, the substrate need not be limited to the one based on the casting method, and need not be limited to polycrystalline silicon. Moreover, it is not limited to a semiconductor substrate, A semiconductor thin film may be sufficient. Further, the present invention is not limited to silicon materials and can be applied to general semiconductors. That is, the present invention can also be applied to compound-based and organic-based solar cells.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
図3(a)に示すように、外形が15cm×15cmで、抵抗1.5Ω・cmの多結晶のp型のシリコン基板1表面のダメージ層をアルカリでエッチングして洗浄した。次に、このシリコン基板1を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン(POCl3)の中で加熱することによって、シリコン基板1の表面にリン原子を1×1017atoms/cm3の濃度となるように拡散させて、n型拡散層1aを形成した。その上にプラズマCVD法によって反射防止膜2となる厚み850Åの窒化シリコン膜を形成した。
As shown in FIG. 3A, the damage layer on the surface of the polycrystalline p-
このシリコン基板1の裏面側に裏面集電用電極4bを形成するために、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20重量部、3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スクリーン印刷法によって塗布して乾燥させた。そして、裏面側に裏面バスバー電極4aを、表面側に表面電極5(表面バスバー電極5a、表面フィンガー電極5b)を形成するために、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20重量部、3重量部を添加してペースト状にした銀ペーストをスクリーン印刷法で塗布して乾燥させた。その後、750℃で15分間焼き付けて、表面バスバー電極5a及び裏面バスバー電極4aの幅をそれぞれ2mmで、表裏面に同時に電極を形成した。
In order to form the back
ここで、試料No.1として、表面バスバー電極5aの端部に被覆体7として半田レジストを印刷して乾燥させたものに、ディップ法で電極に半田6を被覆し、本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子を形成した。また、試料No.2として、半田レジストの被覆体7を用いずに、同様にディップ法で電極の全面に半田6を被覆し、図7(a)に示した従来の形態の太陽電池素子を形成した。なお、半田はSn−3Ag−0.5CuのPbフリー半田を用いた。
Here, Sample No. 1, a solder resist is printed as a covering 7 on the end portion of the surface
また、試料No.3として半田レジストの被覆体7を用いずに、バスバー電極(4a、5a)の長手方向の中央部のみにディスペンサーを用いて半田ペーストを塗布し、半田6で被覆部を作製した本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子を作製した。
Sample No. 3 without using the solder resist covering 7, and applying the solder paste to the central portion of the bus bar electrodes (4 a, 5 a) only in the longitudinal direction using a dispenser, and producing the covering with the
さらに、試料No.4、5として電極を半田6で被覆しない試料も作製した。
Furthermore, sample no. Samples in which the electrodes were not covered with the
次に、約30μmの厚みを有する半田層を設けた幅1.8mm、厚さ200μmの銅箔製のインナーリード8を、それぞれのバスバー電極(4a、5a)の全長にわたってホットエアの熱溶着により貼り付けて、上述の太陽電池素子同士を接続配線した。このとき、試料No.3と4は、インナーリード8の中央部のみ熱溶着で固定するようにした。また、試料No.5は、インナーリード8の幅が2.2mmと接続する電極の幅よりも大きいものを用い、電極とは全面を熱溶着するようにした。
Next, an
その後、上述のようにして太陽電池素子同士を接続配線したものを図3(b)に示すように、透光性パネル9と裏面保護材11との間に充填材10として、EVA(エチレンビニルアセテート共重合体)を用いて封入して図2に示した断面構造を有する太陽電池モジュールを形成した。
Thereafter, as shown in FIG. 3B, the solar cell elements connected and wired as described above are used as a
これらの太陽電池素子について、4点曲げによる破壊強度試験を行い、破壊強度(N)を求めた。また、太陽電池モジュールにおいて3000N/m2の圧力をかける静荷重試験において封入した太陽電池素子のマイクロクラック発生率を調べた。マイクロクラック発生率は、倍率40倍の双眼顕微鏡を用いて調べ、静荷重試験に用いた全ての太陽電池モジュールYの太陽電池素子Xの全枚数に対するマイクロクラックが発生した太陽電池素子Xの枚数を割合で示したものである。 About these solar cell elements, the breaking strength test by 4-point bending was done, and breaking strength (N) was calculated | required. Moreover, the microcrack generation rate of the solar cell element enclosed in the static load test which applies the pressure of 3000 N / m < 2 > in a solar cell module was investigated. The microcrack occurrence rate is examined using a binocular microscope with a magnification of 40 times, and the number of solar cell elements X in which microcracks have occurred with respect to the total number of solar cell elements X of all solar cell modules Y used in the static load test. It is shown as a percentage.
これらの結果を表1に示す。 These results are shown in Table 1.
試料No.1は、表面バスバー電極5aの長手方向の端部と充填材10であるEVAとの間に半田レジストの被覆体7を介在した本発明の試料となり、破壊強度は25N、マイクロクラック発生率は0%となり、発明の効果が確認された。
Sample No. 1 is a sample of the present invention in which a solder resist coating 7 is interposed between the longitudinal end portion of the surface
一方、試料No.2は、すべてのバスバー電極(4a、5a)の端部が半田6によって被覆された状態となり、充填材10であるEVAと直接あるいは半田レジストの被覆体7を介して接触していない本発明の範囲外の試料となった。破壊強度は15N、マイクロクラック発生率は50%となり、不満足な結果となった。
On the other hand, sample No. No. 2 of the present invention is that the ends of all the bus bar electrodes (4a, 5a) are covered with the
試料No.3は、バスバー電極(4a、5a)の中央部にのみ半田6を被覆し、インナーリード8の中央部を溶着するようにした結果、完成した太陽電池モジュールは、電極の端部と充填材10とが直接接触した本発明に係る形態となっている。そして、この場合、太陽電池素子の破壊強度は23N、マイクロクラック発生率は0%であり、発明の効果が確認された。
Sample No. 3, the
また、試料No.4は、バスバー電極(4a、5a)に半田6を被覆しない試料であり、インナーリード8に被覆された半田を利用し、インナーリード8の中央部を溶着するようにした結果、完成した太陽電池モジュールは、電極の端部と充填材10とが直接接触した本発明に係る形態となっている。そして、この場合、太陽電池素子の破壊強度は24N、マイクロクラック発生率は0%であり、発明の効果が確認された。
Sample No. 4 is a sample in which the
試料No.5は、バスバー電極(4a、5a)に半田6を被覆しない試料であるが、バスバー電極(4a、5a)の幅よりも大きい幅2.2mmのインナーリード8を用いて全面をホットエアで溶着したところ、バスバー電極(4a、5a)の端部に半田6が被覆されてしまい、電極の端部と充填材10とが接触しない本発明の範囲外の構成となった。その結果、破壊強度は15N、マイクロクラック発生率は40%となり、不満足な結果であった。
Sample No. 5 is a sample in which the
このように、本発明によって、バスバー電極(4a、5a)の端部に半田6が被覆されず、充填材10と直接あるいは半田レジストの被覆体7を介して接触しているように構成したことによって、バスバー電極の端部と基板表面との境界線付近におけるストレスの集中を抑制でき、そのため破壊強度は高くなり、またバスバー電極下部の基板へのマイクロクラックの発生を抑制することができることを確認した。
Thus, according to the present invention, the end of the bus bar electrodes (4a, 5a) is not covered with the
実施例1と全く同様にして、図3(a)に示す太陽電池素子を形成した。その後、表面バスバー電極5aに対して表面フィンガー電極5bが接続した一端部から1mmまでのフィンガー電極側の領域に半田レジストを図6(b)に示すパターンで印刷塗布して熱硬化させ、被覆体14’を形成した。その後、半田を銅箔に被覆したインナーリード8の熱溶着を行った。この際、わざとインナーリード8の位置をずらして、インナーリード8を表面バスバー電極5aからはみ出させて、これらを半田により意図的に接続しようとしたが、半田レジストの被覆体14’を設けた試料については、どのようにしても相互に接続されることはなかった。また、被覆体を設けない試料については、表面フィンガー電極5bにフラックスを塗布した場合に相互に接続された。銅箔の半田はSn−3Ag−0.5CuのPbフリー半田を用いている。
The solar cell element shown in FIG. 3A was formed in exactly the same manner as in Example 1. Thereafter, a solder resist is printed and applied in a pattern shown in FIG. 6 (b) to the finger electrode side region from one end where the
このようにして作製した試料について、実施例1に記載したマイクロクラック発生率により評価を実施した。結果を表2に示す。 The samples thus prepared were evaluated based on the microcrack occurrence rate described in Example 1. The results are shown in Table 2.
表2に示す通り、試料No.6、7はインナーリード8が表面バスバー電極5aからずれていない場合であり、半田レジストの被覆体14’の有無に関わらず、インナーリード8と表面フィンガー電極5bとの間に半田による接続は発生せずクラックは発生しなかった。
As shown in Table 2, Sample No. 6 and 7 are cases in which the
インナーリード8が表面フィンガー電極5b側に0.3mmずれた場合(試料No.8〜10)は、半田レジストの被覆体14’が設けられている場合(試料No.8)は、インナーリード8と表面フィンガー電極5bとの間に半田による接続は発生せず、クラックは発生しなかった。半田レジストの被覆体14’がない場合は、表面フィンガー電極5bにフラックスを塗布してインナーリード8との間に半田による接続を意図的に発生させた場合(試料No.9)はマイクロクラックの発生率が30%となったが、フラックスを塗布しない場合(試料No.10)は、インナーリード8と表面フィンガー電極5bとの間に半田による接続は発生せずクラックは発生しなかった。
When the
インナーリード8が表面フィンガー電極5b側に0.3mmずれた場合(試料No.11〜13)は、半田レジストの被覆体14’が設けられている場合(試料No.11)は、インナーリード8と表面フィンガー電極5bとの間に半田による接続は発生せず、クラックは発生しなかった。半田レジストの被覆体14’がない場合は、表面フィンガー電極5bにフラックスを塗布してインナーリード8との間に半田による接続を意図的に発生させた場合(試料No.12)はマイクロクラックの発生率が50%となったが、フラックスを塗布しない場合(試料No.13)は、インナーリード8と表面フィンガー電極5bとの間に半田による接続は発生せずクラックは発生しなかった。
When the
1:シリコン基板
1:基板
1a:n型拡散層
2:反射防止膜
3:半導体接合部
4:裏面電極
4a:裏面バスバー電極
4b:裏面集電用電極
5:表面電極
5a:表面バスバー電極
5b:表面フィンガー電極
6:半田
7:被覆体(一例として、例えば半田レジスト)
8:インナーリード
9:透光性パネル
10:充填材
11:裏面保護材
12:出力配線
13:端子ボックス
14、14’:被覆体
21:シリコン基板
24:裏面電極
24a:バスバー電極
24b:集電極
24c:周縁部
25:表面電極
25a:バスバー電極
25b:フィンガー電極
25c:周縁部
26:半田
27:被覆体
28:充填材
X、X1、X2、X3:太陽電池素子
Y:太陽電池モジュール
1: Silicon substrate 1: Substrate 1a: N-type diffusion layer 2: Antireflection film 3: Semiconductor junction 4: Back
8: Inner lead 9: Translucent panel 10: Filler 11: Back surface protective material 12: Output wiring 13:
Claims (18)
該第1の太陽電池素子に隣接する第2の太陽電池素子と、
前記第1の太陽電池素子の受光面及び/又は非受光面、ならびに前記第2の太陽電池素子の非受光面及び/又は受光面に設けられたバスバー電極と、
前記第1および前記第2の太陽電池素子の前記バスバー電極同士を電気的に接続するインナーリードと、
前記インナーリードおよび前記バスバー電極を封入する充填材と、を有する太陽電池モジュールであって、
前記バスバー電極は、
前記インナーリードが接続されている第1の領域と、
前記バスバー電極の長手方向に沿ったエッジ部を含み、前記第1の領域より前記エッジ部側に位置する第2の領域と、を有し、
前記第2の領域は、前記充填材に直接接触している太陽電池モジュール。 A first solar cell element;
A second solar cell element adjacent to the first solar cell element;
A light-receiving surface and / or a non-light-receiving surface of the first solar cell element, and a bus bar electrode provided on the non-light-receiving surface and / or the light-receiving surface of the second solar cell element;
An inner lead that electrically connects the bus bar electrodes of the first and second solar cell elements;
A solar cell module having a filler encapsulating the inner lead and the bus bar electrode,
The bus bar electrode is
A first region to which the inner lead is connected;
Including a second region that includes an edge portion along a longitudinal direction of the bus bar electrode, and is positioned closer to the edge portion than the first region;
The solar cell module in which the second region is in direct contact with the filler.
前記第2の領域は、前記半田より露出し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。 Further comprising solder interposed between the bus bar electrode and the inner lead,
The solar cell module according to claim 1, wherein the second region is exposed from the solder.
該太陽電池素子の受光面及び/又は非受光面に設けられたバスバー電極と、
該バスバー電極と電気的に接続されるインナーリードと、
前記バスバー電極および前記インナーリードを封入する封入材と、を有する太陽電池素子構造体であって、
前記バスバー電極は、
前記インナーリードと接続された第1の領域と、
前記バスバー電極の長手方向に沿ったエッジ部を含み、前記第1の領域より前記エッジ部側に位置する第2の領域と、を有し、
前記第2の領域は、前記封入材に直接接触している太陽電池素子構造体。 A solar cell element;
A bus bar electrode provided on the light receiving surface and / or the non-light receiving surface of the solar cell element;
An inner lead electrically connected to the bus bar electrode;
An encapsulant for encapsulating the bus bar electrode and the inner lead, and a solar cell element structure,
The bus bar electrode is
A first region connected to the inner lead;
Including a second region that includes an edge portion along a longitudinal direction of the bus bar electrode, and is positioned closer to the edge portion than the first region;
The second region is a solar cell element structure in direct contact with the encapsulant.
前記第2の領域は、前記半田より露出していることを特徴とする請求項10に記載の太陽電池素子構造体。 Further comprising solder interposed between the bus bar electrode and the inner lead,
The solar cell element structure according to claim 10, wherein the second region is exposed from the solder.
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