JP2009238959A - 圧着装置及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池に配線材を良好に圧着できる圧着装置及び太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】
太陽電池（太陽電池１０）の主面上において所定の方向に沿って配置された配線材（配線材５）を前記主面に圧着する圧着装置（圧着装置３０）が、前記所定の方向に沿って配列される複数の圧着ヘッド（圧着ヘッド３１）を備え、前記複数の圧着ヘッド（圧着ヘッド３１）それぞれは、前記配線材（配線材５）に向かって独立的に可動である。
【選択図】図４

Description

本発明は、太陽電池に配線材を圧着する圧着装置及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。

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ことができるため、新しいエネルギー源として期待されている。

従来、太陽電池を構成する半導体ウェハは、ワイヤーソーを用いて、柱状の半導体インゴットをスライスすることにより作製されている（例えば、特許文献１）。ワイヤーソーのワイヤーには、砥粒を含む研削液が供給される。半導体インゴットは、砥粒が付着されたワイヤーによってスライスされる。

ここで、一般的に、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、複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールが用いられる。複数の太陽電池は、配列方向に沿って配列され、配線材によって互いに電気的に接続される。配線材は、太陽電池上において配列方向に沿って接続される。

配線材を太陽電池に接続する手法として、樹脂接着剤を用いて配線材を太陽電池に圧着する手法が知られている（例えば、特許文献２）。具体的には、載置台に載置された太陽電池上に樹脂接着剤と配線材とを順次配置した後、圧着装置を用いて配線材を太陽電池に押しつける。圧着装置は、所定の圧力で配線材を太陽電池に押しつけることができる。圧着装置の配線材と対向する圧着面は、一様な平面である。
特開平７−２０５１４０号公報 特開２００５−１０１５１９号公報

ここで、ワイヤーソーを用いて作製される半導体ウェハは、全体的或いは部分的な厚みのバラツキを有する場合がある。具体的には、ワイヤーに付着される砥粒の量の変化に応じて、半導体ウェハに厚みのバラツキが生じる。そのため、このような半導体ウェハを用いて作製される太陽電池には、半導体ウェハが有する厚みのバラツキに応じた全体的或いは部分的な厚みのバラツキが生じる。

このような厚みのバラツキを有する太陽電池に、上記圧着装置を用いて配線材を圧着する場合、次のような問題があった。すなわち、配線材は一様な平面（圧着面）によって太陽電池に押しつけられるため、太陽電池の厚みが大きい部分に応力が集中する。そのため、太陽電池に割れや欠けが発生するおそれがあった。また、同様の理由から、太陽電池の厚みが小さい部分に配線材を十分に押しつけることができない。そのため、太陽電池と配線材との接着不良が生じるおそれがあった。

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、太陽電池に配線材を良好に圧着できる圧着装置及び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。

本発明の一の特徴に係る圧着装置は、太陽電池の主面上において所定の方向に沿って配置された配線材を前記主面に圧着する圧着装置であって、前記所定の方向に沿って配列される複数の圧着ヘッドを備え、前記複数の圧着ヘッドそれぞれは、前記配線材に向かって独立的に可動であることを要旨とする。

このような圧着装置によれば、太陽電池に加えられる圧力を分散することができるため、太陽電池の厚みが大きい部分に応力が集中することを抑制することができる。また、太陽電池の厚みが小さい部分にも圧力を加えることができるため、太陽電池の厚みが小さい部分においても太陽電池と配線材とを接着することができる。以上より、太陽電池に配線材を良好に圧着できる。

本発明の一の特徴において、前記複数の圧着ヘッドそれぞれを加熱する加熱部を備え、前記複数の圧着ヘッドそれぞれは、前記加熱部によって、前記主面と前記配線材との間に配置される樹脂接着剤が硬化される温度以上に加熱されてもよい。

本発明の一の特徴において、前記複数の圧着ヘッドそれぞれは、平面視において前記所定の方向と略直交する方向に沿った軸心を中心として揺動可能であってもよい。

本発明の一の特徴において、前記複数の圧着ヘッドは、前記複数の圧着ヘッドの両端に設けられる第１及び第２の圧着ヘッドと、前記第１及び第２の圧着ヘッドの間に設けられる第３の圧着ヘッドとを含み、前記所定の方向において、前記第１又は第２の圧着ヘッドの少なくとも一方の幅は、前記第３の圧着ヘッドの幅と異なっていてもよい。

本発明の一の特徴に係る太陽電池モジュールの製造方法は、配線材によって電気的に接続された複数の太陽電池を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、前記太陽電池の主面上において、樹脂接着剤と前記配線材とを所定の方向に沿って順次配置する工程Ａと、前記所定の方向に沿って配列される複数の圧着ヘッドによって、前記配線材を前記主面に圧着する工程Ｂとを備え、前記工程Ｂでは、前記複数の圧着ヘッドそれぞれを前記配線材に向かって独立的に動かすことを要旨とする。

本発明の一の特徴において、前記工程Ｂでは、前記複数の圧着ヘッドそれぞれを、前記樹脂接着剤が硬化される温度以上に加熱してもよい。

本発明の一の特徴において、前記複数の圧着ヘッドは、前記複数の圧着ヘッドの両端に設けられる第１及び第２の圧着ヘッドと、前記第１及び第２の圧着ヘッドの間に設けられる第３の圧着ヘッドとを含み、前記所定の方向において、前記第１又は第２の圧着ヘッドの少なくとも一方の幅は、前記第３の圧着ヘッドの幅と異なっており、前記工程Ｂは、前記複数の圧着ヘッドのうち前記第２の圧着ヘッド以外の圧着ヘッドを用いて、前記配線材を前記主面に圧着する工程と、前記複数の圧着ヘッドのうち前記第１の圧着ヘッド以外の圧着ヘッドを用いて、前記配線材を前記主面に圧着する工程とを含んでいてもよい。

本発明によれば、太陽電池に配線材を良好に圧着できる圧着装置及び太陽電池モジュールの製造方法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１００の概略構成について、図１及び図２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１００の側面図である。また、図２は、太陽電池ストリング１の受光面側の平面図である。

図１に示すように、太陽電池モジュール１００は、太陽電池ストリング１と、受光面側保護材２と、裏面側保護材３と、封止材４とを備える。太陽電池モジュール１００は、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間に、太陽電池ストリング１を封止材４によって封止することにより構成される。

太陽電池ストリング１は、図１及び図２に示すように、複数の太陽電池１０と、配線材５と、樹脂接着剤６とを備える。太陽電池ストリング１は、第１方向に沿って配列された複数の太陽電池１０を、配線材５によって互いに電気的に接続することにより構成される。

太陽電池１０は、太陽光が入射する受光面（図面中の上面）と、受光面の反対側に設けられた裏面（図面中の下面）とを有する。受光面と裏面とは、太陽電池１０の主面である。また、太陽電池１０は、図１及び図２に示すように、接続用電極１３を備える。太陽電池１０の構成については後述する。

配線材５は、複数の太陽電池１０どうしを互いに電気的に接続する。配線材５は、図１及び図２に示すように、一の太陽電池１０の受光面側に形成された接続用電極１３と、一の太陽電池１０に隣接する他の太陽電池１０の裏面側に形成された接続用電極１３とに、樹脂接着剤６を介して接着される。配線材５は、図２に示すように、複数の太陽電池１０が配列された第１方向に沿って配置される。

配線材５としては、薄版状或いは縒り線状に成形された銅などの導電性材料を用いることができるが、これに限るものではない。配線材５としては、銀、アルミニウム、ニッケル、錫、金、あるいはこれらの合金などを用いてもよい。尚、配線材５の構成としては、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、金などの芯材が、錫や半田などでメッキされた構成を有していてもよい。尚、配線材５の幅は、図２においては接続用電極１３の幅と略同等に形成されているが、接続用電極１３の幅とは異なっていてもよい。

樹脂接着剤６は、図１及び図２に示すように、太陽電池１０の接続用電極１３と、配線材５との間に配置される。樹脂接着剤６としては、例えば、アクリル樹脂、柔軟性の高いポリウレタン系、あるいはエポキシ系などの熱硬化性樹脂接着剤などを用いることができる。また、樹脂接着剤６には、複数の導電性粒子が含まれていてもよい。導電性粒子としては、ニッケル、銀、金コート付きニッケル、錫メッキ付き銅などを用いることができる。樹脂接着剤６は、半田の融点以下、即ち、約２００℃以下の温度で硬化することが好ましい。

受光面側保護材２は、封止材４の受光面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の表面を保護する。受光面側保護材２としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。

裏面側保護材３は、封止材４の裏面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の背面を保護する。裏面側保護材３としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。

封止材４は、太陽電池ストリング１を、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間で封止する。封止材４としては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコーン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透光性の樹脂を用いることができる。

尚、以上のような構成を有する太陽電池モジュール１００の外周には、Ａｌフレーム（不図示）を取り付けることができる。

〈太陽電池の構成〉
次に、本発明の第１実施形態に係る太陽電池１０の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、太陽電池１０の受光面側の平面図である。

太陽電池１０は、図３に示すように、光電変換部１１と、細線電極１２と、接続用電極１３とを備える。

光電変換部１１は、太陽光が入射する受光面（図１中の上面）と、受光面の反対側に設けられた裏面（図１中の下面）とを有する。受光面と裏面とは、光電変換部１１の主面である。光電変換部１１は、光電変換部１１の受光面において受光することにより光生成キャリアを生成する。光生成キャリアとは、太陽光が光電変換部１１に吸収されることにより生成される、一対の正孔及び電子をいう。

光電変換部１１は、内部にｐ型領域とｎ型領域とを有する（不図示）。光電変換部１１におけるｐ型領域とｎ型領域との界面では、半導体接合が形成される。光電変換部１１は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ等の結晶系半導体材料、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体材料等の半導体材料などにより構成される半導体ウェハを用いて形成することができる。尚、光電変換部１１は、単結晶シリコンウェハ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むことによりヘテロ結合界面の特性を改善した構造、即ち、いわゆるＨＩＴ構造を有していてもよい。本発明の第１実施形態に係る光電変換部１１に用いられる半導体ウェハは、ワイヤーソーを用いて、柱状の半導体インゴットをスライスすることにより作製されるため、全体的或いは部分的な厚みのバラツキを有する。従って、光電変換部１１、及び当該光電変換部１１を用いた太陽電池１０は、半導体ウェハが有する厚みのバラツキに応じた全体的或いは部分的な厚みのバラツキを有する。

細線電極１２は、光電変換部１１から光生成キャリアを収集する収集電極である。細線電極１２は、図３に示すように、光電変換部１１の受光面上において、複数の太陽電池１０が配列された第１方向と略直交する第２方向に沿って形成される。複数本の細線電極１２は、第１方向に沿って並列に配置される。細線電極１２は、例えば、樹脂材料をバインダーとし、導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストや、導電性粒子、ガラスフリット、有機質ビヒクル、有機溶媒等を含む焼結型導電性ペースト（いわゆるセラミックペースト）を用いて印刷法などにより形成することができる。導電性粒子としては、金、銀、ニッケル、アルミニウム、錫、あるいはこれらの合金などを用いることができる。細線電極１２の寸法及び本数は、光電変換部１１の大きさや物性などを考慮して適宜設定することができる。

接続用電極１３は、配線材５に接続される電極である。接続用電極１３は、図３に示すように、光電変換部１１の受光面上において、第１方向に沿って形成される。従って、接続用電極１３は、複数の細線電極１２と交差し、複数の細線電極１２と電気的に接続される。接続用電極１３上には、樹脂接着剤６を介して、配線材５が配置される。接続用電極１３は、細線電極１２と同様に、樹脂型導電性ペーストや焼結型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。接続用電極１３の寸法及び本数は、光電変換部１１の大きさや物性などを考慮して適宜設定することができる。

尚、光電変換部１１の裏面上には、光電変換部１１の受光面上に形成された細線電極１２及び接続用電極１３と同様の形状を有する細線電極１２及び接続用電極１３を形成することができるが、これに限るものではない。例えば、光電変換部１１の裏面略全面に形成される導電膜の一部を接続用電極としても良いし、また、当該導電膜上に別体の接続用電極を設けても良い。

〈太陽電池モジュールの製造方法〉
次に、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法について、図４を参照しながら説明する。

まず、太陽電池１０を作製する。具体的には、まず、１００ｍｍ角のｎ型単結晶シリコン基板をエッチング加工することにより、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面に微細な凹凸を形成する。次に、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面側に、ＣＶＤ（化学気相成長）法を用いて、ｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層を順次積層する。同様に、ｎ型単結晶シリコン基板の裏面側に、ｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層を順次積層する。

次に、ＰＶＤ（物理蒸着）法を用いて、ｐ型非晶質シリコン層の受光面側にＩＴＯ膜などの透明導電膜を形成する。同様に、ｎ型非晶質シリコン層の裏面側にＩＴＯ膜などの透明導電膜を形成する。以上により、光電変換部１１が作製される。

次に、スクリーン印刷法等の印刷法を用いて、エポキシ系熱硬化型の銀ペーストを、光電変換部１１の受光面上及び裏面上に所定のパターンで配置する。所定のパターンとは、図３に示したように、第２方向に沿って延びる細線電極１２と、細線電極１２と交差する接続用電極１３とによって形成される格子形状をいう。次に、銀ペーストを所定条件で加熱して硬化する。これにより、光電変換部１１上に、細線電極１２及び接続用電極１３が形成される。以上により、太陽電池１０が作製される。

次に、一の太陽電池１０を、載置台２０上に配置する。次に、一の太陽電池１０の受光面側に形成された接続用電極１３上に、樹脂接着剤６を配置する。次に、樹脂接着剤６上に、第１方向に沿って配線材５を配置する。

次に、圧着装置３０を用いて、配線材５を接続用電極１３に圧着する。具体的に、圧着装置３０について、図４を参照しながら説明する。圧着装置３０は、図４に示すように、複数の圧着ヘッド３１と、複数の圧着ヘッド３１それぞれの内部に設けられた加熱部３２とを備える。複数の圧着ヘッド３１は、第１方向に沿って配列される。複数の圧着ヘッド３１のそれぞれは、図４に示すように、太陽電池１０の接続用電極１３上に配置された配線材５に向かって、独立的に可動である。例えば、複数の圧着ヘッド３１のそれぞれは、配線材５に対して独立して加圧することができる。また、例えば、複数の圧着ヘッド３１それぞれを加圧する加圧機構を圧着装置３０に設けるとともに、ばね機構を複数の圧着ヘッド３１それぞれに設けることにより、複数の圧着ヘッド３１それぞれの加圧面の高さを太陽電池１０の厚みに応じて変化させてもよい。加熱部３２は、例えばモリブデン線などにより構成されており、通電によって圧着ヘッド３１を加熱する。加熱部３２は、圧着ヘッド３１を、接続用電極１３と配線材５との間に配置される樹脂接着剤６が硬化される温度以上に加熱する。即ち、加熱部３２により加熱された圧着ヘッド３１によって配線材５を加圧することにより、配線材５が加熱される。樹脂接着剤６は、配線材５を介して伝達する熱により硬化される。このような圧着装置３０を用いて配線材５に対して加圧及び加熱することにより、配線材５が接続用電極１３に圧着される。尚、上述した圧着工程においては、第１方向において、配線材５のうち加圧及び加熱される領域の長さを、樹脂接着剤６の長さよりも短くし、樹脂接着剤６の一部を未硬化領域とする。

同様にして、一の太陽電池１０に隣接する他の太陽電池１０の裏面側に形成された接続用電極１３に、配線材５を圧着する。以上の工程を繰り返すことにより、太陽電池ストリング１が作製される。

次に、ガラス基板（受光面側保護材２）上に、ＥＶＡ（封止材４）シート、太陽電池ストリング１、ＥＶＡ（封止材４）シート及びＰＥＴシート（裏面側保護材３）を順次積層して積層体とする。次に、上記積層体を、真空雰囲気において加熱圧着することによりＥＶＡを硬化させる。以上により、太陽電池ストリング１が、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間に、封止材４によって封止される。

以上の工程により、太陽電池モジュール１００が製造される。尚、太陽電池モジュール１００には、端子ボックスやＡｌフレーム等を取り付けることができる。

〈作用・効果〉
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、複数の圧着ヘッド３１を備える圧着装置３０によって配線材５を接続用電極１３に圧着することにより作製される。圧着装置３０に備えられる複数の圧着ヘッド３１のそれぞれは、配線材５に対して独立して可動である。

このような圧着装置３０を用いることにより、太陽電池１０に加えられる圧力を分散することができるため、太陽電池１０の厚みが大きい部分に応力が集中することを抑制することができる。そのため、太陽電池１０に割れや欠けが発生することを抑制することができる。また、太陽電池１０の厚みが小さい部分にも圧力を加えることができるため、太陽電池１０の厚みが小さい部分においても接続用電極１３と配線材５とを接着することができる。以上より、太陽電池１０が、半導体ウェハが有する厚みのバラツキに応じた全体的或いは部分的な厚みのバラツキを有する場合であっても、太陽電池１０の接続用電極１３に配線材５を良好に圧着できる。

また、第１方向において、配線材５のうち加圧及び加熱される領域の長さを、樹脂接着剤６の長さよりも短くし、樹脂接着剤６の一部を未硬化領域とすることにより、樹脂接着剤６の内部に発生する応力を低減することができる。これによれば、太陽電池１０の反りを抑制することができる。

〈第１実施形態の変形例〉
以下において、本発明の第１実施形態の変形例に係る太陽電池モジュール１００の製造方法について説明する。本変形例では、図５（ａ）に示すように、第１方向と略直交する第２方向に沿った軸心３３を中心として揺動可能な複数の圧着ヘッド３１を備える圧着装置３０を用いる。

図５（ｂ）は、第１実施形態の変形例に係る圧着装置３０を用いて、接続用電極１３に配線材５を圧着する様子を示す図である。図５（ｂ）に示すように、軸心３３を中心として揺動可能な複数の圧着ヘッド３１により配線材５を圧着することにより、太陽電池１０の厚みが大きい部分に応力が集中することをさらに抑制することができる。そのため、太陽電池１０に割れや欠けが発生することをさらに抑制することができる。また、太陽電池１０の厚みが小さい部分に加えられる圧力をより大きくすることができるため、太陽電池１０の厚みが小さい部分においてもさらに精度よく接続用電極１３と配線材５とを圧着することができる。

［第２実施形態］
以下において、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下においては、上述した第１実施形態と第２実施形態との差異について主として説明する。太陽電池モジュール１００、太陽電池ストリング１及び太陽電池１０の構成については、上述した第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

〈太陽電池モジュールの製造方法〉
本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法について、図６を参照しながら説明する。

まず、上述した第１実施形態と同様にして、太陽電池１０を作製する。次に、一の太陽電池１０を載置台２０上に配置するとともに、一の太陽電池１０の受光面側に形成された接続用電極１３上に、樹脂接着剤６及び配線材５を順次配置する。

次に、圧着装置４０を用いて、接続用電極１３に配線材５を圧着する。具体的に、圧着装置４０について、図６を参照しながら説明する。圧着装置４０は、図６（ａ）に示すように、複数の圧着ヘッド４１と、複数の圧着ヘッド４１それぞれの内部に設けられた加熱部４２とを備える。複数の圧着ヘッド４１は、複数の圧着ヘッド４１の両端に設けられる第１の圧着ヘッド４１ａ，及び第２の圧着ヘッド４１ｄと、第１及び第２の圧着ヘッド４１ａ，４１ｄの間に設けられる第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃとを含む。複数の圧着ヘッド４１は、第１方向に沿って配列される。第１又は第２の圧着ヘッド４１ａ，４１ｄの少なくとも一方の幅は、第１方向において、第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃの幅とは異なる。尚、図６は、第１及び第２の圧着ヘッド４１ａ，４１ｄの幅が略同じである場合を示す。

複数の圧着ヘッド４１のそれぞれは、図６に示すように、太陽電池１０の接続用電極１３上に配置された配線材５に向かって、独立的に可動である。例えば、複数の圧着ヘッド４１のそれぞれは、配線材５に対して独立して加圧することができる。また、例えば、複数の圧着ヘッド４１それぞれを加圧する加圧機構を圧着装置４０に設けるとともに、ばね機構を複数の圧着ヘッド４１それぞれに設けることにより、複数の圧着ヘッド４１それぞれの加圧面の高さを太陽電池１０の厚みに応じて変化させてもよい。加熱部４２は、例えばモリブデン線などにより構成されており、通電によって圧着ヘッド４１を加熱する。加熱部４２は、圧着ヘッド４１を、接続用電極１３と配線材５との間に配置される樹脂接着剤６が硬化される温度以上に加熱する。

本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法では、配線材５を接続用電極１３に圧着する工程を、２つの工程により構成する。第１の工程では、図６（ｂ）に示すように、複数の圧着ヘッド４１のうち一方の第２の圧着ヘッド４１ｄ以外の圧着ヘッド、即ち、第１の圧着ヘッド４１ａ及び第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃを用いて、配線材５を接続用電極１３に圧着する。具体的には、加熱部４２により加熱された第１の圧着ヘッド４１ａ及び第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃによって配線材５に加圧することにより、配線材５を加熱する。第２の工程では、図６（ｃ）に示すように、複数の圧着ヘッド４１のうち第１の圧着ヘッド４１ａ以外の圧着ヘッド、即ち、第２の圧着ヘッド４１ｂ及び第３の圧着ヘッド４１ｃ，４１ｄを用いて、配線材５を接続用電極１３に圧着する。具体的には、加熱部４２により加熱された第２の圧着ヘッド４１ｂ及び第３の圧着ヘッド４１ｃ，４１ｄによって配線材５に加圧することにより、配線材５を加熱する。樹脂接着剤６は、配線材５を介して伝達する熱により硬化される。以上により、配線材５が接続用電極１３に圧着される。

同様にして、一の太陽電池１０に隣接する他の太陽電池１０の裏面側に形成された接続用電極１３に、配線材５を接着する。以上の工程を繰り返すことにより、太陽電池ストリング１が作製される。

次に、上述した第１実施形態と同様にして、太陽電池ストリング１を、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間に、封止材４によって封止する。以上の工程により、太陽電池モジュール１００が製造される。尚、太陽電池モジュール１００には、端子ボックスやＡｌフレーム等を取り付けることができる。

〈作用・効果〉
本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、第１及び第２の圧着ヘッド４１ａ，４１ｄと、第１及び第２の圧着ヘッド４１ａ，４１ｄの間に設けられる第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃとを含む複数の圧着ヘッド４１を備える圧着装置４０によって配線材５を接続用電極１３に圧着することにより作製される。圧着装置４０に備えられる複数の圧着ヘッド４１のそれぞれは、配線材５に対して独立して可動であるとともに、第１又は第２の圧着ヘッド４１ａ，４１ｄの少なくとも一方の幅は、第１方向において、第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃの幅と異なる。このような圧着装置４０を用いて配線材５を接続用電極１３に圧着する工程は、第１の圧着ヘッド４１ａ及び第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃを用いて配線材５を接続用電極１３に圧着する第１の工程と、第２の圧着ヘッド４１ｂ及び第３の圧着ヘッド４１ｃ，４１ｄを用いて配線材５を接続用電極１３に圧着する第２の工程とにより構成される。

第１の工程において、第１の圧着ヘッド４１ａと第３の圧着ヘッド４１ｂとの間、及び第３の圧着ヘッド４１ｂと第３の圧着ヘッド４１ｃとの間にはそれぞれ隙間があるため、樹脂接着剤６のうちこれらの隙間に対応する部分においては圧力及び熱が加えられ難い。そのため、樹脂接着剤６に未硬化領域が残存するおそれがある。そこで、第２の工程においては、第１の工程において用いた組み合わせとは異なる組み合わせの圧着ヘッド（即ち、第２の圧着ヘッド４１ｂ及び第３の４１ｃ，４１ｄ）を用いることにより、第３の圧着ヘッド４１ｂと第３の圧着ヘッド４１ｃとの隙間、及び第３の圧着ヘッド４１ｃと第２の圧着ヘッド４１ｄとの隙間の少なくとも一部が、第１方向において樹脂接着剤６の未硬化領域からずれる。そのため、第２の工程によって、樹脂接着剤６の未硬化領域の少なくとも一部が硬化される。従って、本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法によれば、樹脂接着剤６の未硬化領域を減らすことができるため、接続用電極１３と配線材５との接着強度をさらに高めることができる。

［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、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、第１方向において、配線材５のうち加圧及び加熱される領域の長さを、樹脂接着剤６の長さよりも短くし、樹脂接着剤６の端部を未硬化領域とする場合について説明したが、これに限るものではなく、配線材５のうち加圧及び加熱される領域の長さと、樹脂接着剤６の長さとを略同等としてもよい。

また、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、光電変換部１１の受光面上及び裏面上に接続用電極１３を形成し、接続用電極１３に配線材５を圧着する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、太陽電池１０の受光面側及び裏面側には接続用電極１３を形成せずに、太陽電池１０の受光面上あるいは裏面上に配線材５を直接圧着してもよい。

また、上述した第１実施形態では、３つの圧着ヘッド３１を用いて配線材５に対して加圧及び加熱する場合について説明したが、圧着ヘッドの数は３つには限られない。

また、上述した第２実施形態では、第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃそれぞれの第１方向における幅が略同等である場合について説明したが、これに限るものではなく、第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃの幅は異なっていてもよい。また、第１及び第２の圧着ヘッド４１ａ，４１ｄの間に設けられる第３の圧着ヘッドの数は、２つに限るものではなく、第１及び第２の圧着ヘッド４１ａ，４１ｂの間には第３の圧着ヘッドが３つ以上設けられていてもよい。このとき、例えば図７に示すように、複数の第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃ，４１ｅのうち一の圧着ヘッドの端部から他の圧着ヘッドの端部までの幅β（図７中のβ１，β２，β３…など）を、第１の圧着ヘッドの幅α１又は第２の圧着ヘッドの幅α２の少なくとも一方と異ならせることにより、樹脂接着剤の未硬化領域を無くすことができる。尚、図７では、第１及び第２の圧着ヘッドの幅α１，α２が略同じである場合について示したが、第１及び第２の圧着ヘッドの幅α１，α２は異なっていてもよい。

また、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、加熱部が複数の圧着ヘッドそれぞれの内部に設けられる場合について説明したが、これに限るものではなく、複数の圧着ヘッドのそれぞれを加熱する１つの加熱部を圧着装置が備えていてもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

以下、本発明に係る太陽電池について、実施例を挙げて具体的に説明する。但し、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。

［出力低下率評価］
以下のようにして実施例１、実施例２、実施例３、比較例に係る太陽電池モジュールを作製し、出力低下率の比較を行った。

〈実施例１〉
以下のようにして、実施例１に係る太陽電池を作製した。まず、厚さ２００μｍのｎ型単結晶シリコン基板をアルカリ水溶液で異方性エッチング加工することにより、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面側に微細な凹凸を形成した。次に、プラズマＣＶＤ法などを用いて、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面側に、ｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層を順次積層した。次に、ｎ型単結晶シリコン基板の裏面側に、ｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層を順次積層した。次に、スパッタ法を用いて、ｐ型非晶質シリコン層上、及びｎ型非晶質シリコン層上にＩＴＯ層を形成した。以上により、光電変換部（光電変換部１１）が作製された。

次に、スクリーン印刷法を用いて、銀を主成分とする導電性フィラーとエポキシ系熱硬化性樹脂とにより構成されるペーストを、光電変換部（光電変換部１１）の受光面上及び裏面上に所定のパターンで配置するとともに、２００℃でアニール処理を行った。これにより、細線電極（細線電極１２）及び接続用電極（接続用電極１３）が形成された。以上により、１００ｍｍ角の太陽電池が作製された。

次に、一の太陽電池を、載置台上に配置した。次に、一の太陽電池の受光面側に形成された接続用電極（接続用電極１３）上に、ニッケル粒子を５ｖｏｌ％含むエポキシ系の樹脂接着剤（樹脂接着剤６）を配置した。次に、樹脂接着剤（樹脂接着剤６）上に、第１方向に沿って配線材（配線材５）を配置した。配線材（配線材５）としては、幅１．５ｍｍの錫メッキ銅薄を用いた。

次に、図４に示す圧着装置（圧着装置３０）を用いて、配線材（配線材５）を接続用電極（接続用電極１３）に圧着した。具体的には、圧着装置（圧着装置３０）に備えられる３つの圧着ヘッド（圧着ヘッド３１）によって、配線材（配線材５）を接続用電極（接続用電極１３）に圧着した。圧着ヘッド（圧着ヘッド３１）の長さはそれぞれ３１．３ｍｍとし、各圧着ヘッド（圧着ヘッド３１）間の隙間はそれぞれ３ｍｍとした。また、圧着ヘッド（圧着ヘッド３１）の温度はそれぞれ２００℃とし、圧着ヘッド（圧着ヘッド３１）から配線材（配線材５）に加える圧力はそれぞれ２ＭＰａとした。また、圧着時間は５分間とした。

同様の条件下で、複数の太陽電池を配線材（配線材５）により接続し、太陽電池ストリング（太陽電池ストリング１）を作製した。次に、ガラス基板（受光面側保護材２）上に、ＥＶＡ（封止材４）シート、太陽電池ストリング（太陽電池ストリング１）、ＥＶＡ（封止材４）シート及びＰＥＴシート（裏面側保護材３）を順次積層して積層体とした。次に、上記積層体を、真空雰囲気において加熱圧着することによりＥＶＡを硬化させた。以上により、実施例１に係る太陽電池モジュールが作製された。

〈実施例２〉
本実施例２においては、配線材（配線材５）を接続用電極（接続用電極１３）に圧着する際に用いる圧着装置を、図５に示す圧着装置（圧着装置３０）に変更した。この点以外は、上述した実施例１と同様である。図５に示す圧着装置（圧着装置３０）は、第１方向と略直交する第２方向に沿った軸心（軸心３３）を中心として、それぞれ揺動可能な複数の圧着ヘッド（圧着ヘッド３１）を備えている。

〈実施例３〉
以下のようにして、実施例３に係る太陽電池を作製した。まず、上述した実施例１と同様にして、太陽電池を作製した。次に、上述した第１実施形態と同様にして、載置台上に一の太陽電池を配置するとともに、一の太陽電池の受光面側に形成された接続用電極（接続用電極１３）上に、樹脂接着剤（樹脂接着剤６）及び配線材（配線材５）を順次配置した。

次に、図６に示す圧着装置（圧着装置４０）を用いて、配線材（配線材５）を接続用電極（接続用電極１３）に圧着した。具体的には、まず、第１の工程として圧着装置（圧着装置４０）に備えられる４つの圧着ヘッドのうち、第１の圧着ヘッド（第１の圧着ヘッド４１ａ）及び２つの第３の圧着ヘッド（第３の圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃ）を用いて、配線材（配線材５）を接続用電極（接続用電極１３）に圧着した。次に、第２の工程として、圧着装置（圧着装置４０）に備えられる４つの圧着ヘッドのうち、第２の圧着ヘッド（第２の圧着ヘッド４１ｄ）及び２つの第３の圧着ヘッド（第３の圧着ヘッド４１ｃ，４１ｄ）を用いて、配線材（配線材５）を接続用電極（接続用電極１３）に圧着した。第１の圧着ヘッド（圧着ヘッド４１ａ）及び第２の圧着ヘッド（圧着ヘッド４１ｄ）の幅はそれぞれ２４ｍｍとし、第３の圧着ヘッド（圧着ヘッド４１ｂ，４１ｃ）の幅はそれぞれ３５ｍｍとた。各圧着ヘッド（圧着ヘッド４１）間の隙間はそれぞれ３ｍｍとした。また、圧着ヘッド（圧着ヘッド４１）の温度はそれぞれ２００℃とし、圧着ヘッド（圧着ヘッド４１）から配線材（配線材５）に加える圧力はそれぞれ２ＭＰａとした。また、圧着時間は、第１の工程及び第２の工程それぞれにおいて５分間とした。

同様の条件下で、複数の太陽電池を配線材（配線材５）により接続し、太陽電池ストリング（太陽電池ストリング１）を作製した。次に、ガラス基板（受光面側保護材２）上に、ＥＶＡ（封止材４）シート、太陽電池ストリング（太陽電池ストリング１）、ＥＶＡ（封止材４）シート及びＰＥＴシート（裏面側保護材３）を順次積層して積層体とした。次に、上記積層体を、真空雰囲気において加熱圧着することによりＥＶＡを硬化させた。以上により、実施例３に係る太陽電池モジュールが作製された。

〈比較例〉
本比較例においては、配線材（配線材５）を接続用電極（接続用電極１３）に圧着する際に用いる圧着装置を、図８に示す圧着装置（圧着装置５０）に変更した。この点以外は、上述した実施例１と同様である。

本比較例で用いられる圧着装置（圧着装置５０）は、図８に示すように、１つの圧着ヘッド（圧着ヘッド５１）を備える。圧着ヘッド（圧着ヘッド５１）の長さは１００ｍｍとした。加熱部５２により圧着ヘッド５１を加熱することにより、圧着ヘッド５１の温度を２００℃とした。また、圧着ヘッド５１から配線材（配線材５）に加える圧力はそれぞれ２ＭＰａとした。また、圧着時間は５分間とした。

〈出力低下率評価結果〉
上述した実施例１、実施例２、実施例３及び比較例に係る太陽電池モジュールについて温度サイクル試験を行い、試験前後の太陽電池モジュールの出力値を測定することにより出力低下率を比較した。

温度サイクル試験は、ＪＩＳ Ｃ ８９１７の規定に準拠し、４００サイクル実施した。また、太陽電池モジュールの出力値は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ^２の光照射下で測定した。また、太陽電池モジュールの出力低下率は、次の式（１）により算出した。
（１−試験後出力／試験前出力） … （１）

表１に、出力低下率の評価結果を示す。尚、表１においては、実施例１乃至実施例３における出力低下率を、比較例における出力低下率を１．００として規格化して表している。

表１に示すように、実施例１乃至実施例３に係る太陽電池モジュールでは、比較例に係る太陽電池モジュールと比較して、出力低下率が低くなることが確認された。これは、実施例１乃至実施例３では、第１方向に沿って配列される複数の圧着ヘッドを用いて配線材を接続用電極に圧着することにより、太陽電池の厚みが大きい部分に応力が集中することを抑制するとともに、太陽電池の厚みが小さい部分においても接続用電極と配線材とを精度よく接着することができたためである。

また、表１に示すように、実施例２における出力低下率が、実施例１における出力低下率よりも低くなることが確認された。これは、実施例２では、第２方向に沿った軸心を中心として、それぞれ揺動可能な複数の圧着ヘッドを用いることにより、実施例１と比較して、太陽電池の厚みが大きい部分に応力が集中することをさらに抑制することができるためである。また、実施例２では、実施例１と比較して、太陽電池の厚みが小さい部分に加えられる圧力をより大きくすることができ、太陽電池の厚みが小さい部分においてもさらに精度よく接続用電極と配線材とを圧着することができるためである。

また、表１に示すように、実施例３における出力低下率が、実施例１における出力低下率よりも低くなることが確認された。これは、実施例３では、配線材５を接続用電極１３に圧着する工程を、第１の圧着ヘッド及び第３の圧着ヘッドによって圧着する第１の工程と、第２の圧着ヘッド及び第３の圧着ヘッドによって圧着する第２の工程とにより構成するとともに、第１及び第２の圧着ヘッドの幅と第３の圧着ヘッドの幅とを異ならせることにより、樹脂接着剤の未硬化領域を減らすことができ、接続用電極と配線材との接着強度を、実施例１と比較してさらに高めることができたためである。

本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の側面図である。 本発明の第１実施形態に係る太陽電池ストリング１の受光面側の平面図である。 本発明の第１実施形態に係る太陽電池１０の受光面側の平面図である。 本発明の第１実施形態に係る圧着装置３０を用いて太陽電池１０の主面に配線材５を圧着する様子を示す図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係る圧着装置３０を用いて太陽電池１０の主面に配線材５を圧着する様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る圧着装置４０を用いて太陽電池１０の主面に配線材５を圧着する様子を示す図である。 その他の実施形態に係る圧着装置４０の構成を示す図である。 比較例に係る圧着装置５０を用いて太陽電池１０の主面に配線材５を圧着する様子を示す図である。

符号の説明

１００…太陽電池モジュール、１…太陽電池ストリング、２…受光面側保護材、３…裏面側保護材、４…封止材、５…配線材、６…樹脂接着剤、１０…太陽電池、１１…光電変換部、１２…細線電極、１３…接続用電極、２０…載置台、３０…圧着装置、３１…圧着ヘッド、３２…加熱部３３…軸心、４０…圧着装置、４１…圧着ヘッド、４１ａ…第１の圧着ヘッド、４１ｄ…第２の圧着ヘッド、４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ…第３の圧着ヘッド、４２…加熱部、５０…圧着装置、５１…圧着ヘッド、５２…加熱部

Claims (7)

1. 太陽電池の主面上において所定の方向に沿って配置された配線材を前記主面に圧着する圧着装置であって、
   前記所定の方向に沿って配列される複数の圧着ヘッドを備え、
   前記複数の圧着ヘッドそれぞれは、前記配線材に向かって独立的に可動である
   ことを特徴とする圧着装置。
2. 前記複数の圧着ヘッドそれぞれを加熱する加熱部を備え、
   前記複数の圧着ヘッドそれぞれは、前記加熱部によって、前記主面と前記配線材との間に配置される樹脂接着剤が硬化される温度以上に加熱される
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧着装置。
3. 前記複数の圧着ヘッドそれぞれは、平面視において前記所定の方向と略直交する方向に沿った軸心を中心として揺動可能である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧着装置。
4. 前記複数の圧着ヘッドは、前記複数の圧着ヘッドの両端に設けられる第１及び第２の圧着ヘッドと、
   前記第１及び第２の圧着ヘッドの間に設けられる第３の圧着ヘッドとを含み、
   前記所定の方向において、前記第１又は第２の圧着ヘッドの少なくとも一方の幅は、前記第３の圧着ヘッドの幅と異なる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧着装置。
5. 配線材によって電気的に接続された複数の太陽電池を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、
   前記太陽電池の主面上において、樹脂接着剤と前記配線材とを所定の方向に沿って順次配置する工程Ａと、
   前記所定の方向に沿って配列される複数の圧着ヘッドによって、前記配線材を前記主面に圧着する工程Ｂと
   を備え、
   前記工程Ｂでは、
   前記複数の圧着ヘッドそれぞれを前記配線材に向かって独立的に動かす
   ことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
6. 前記工程Ｂでは、
   前記複数の圧着ヘッドそれぞれを、前記樹脂接着剤が硬化される温度以上に加熱する
   ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
7. 前記複数の圧着ヘッドは、
   前記複数の圧着ヘッドの両端に設けられる第１及び第２の圧着ヘッドと、
   前記第１及び第２の圧着ヘッドの間に設けられる第３の圧着ヘッドとを含み、
   前記所定の方向において、前記第１又は第２の圧着ヘッドの少なくとも一方の幅は、前記第３の圧着ヘッドの幅と異なっており、
   前記工程Ｂは、
   前記複数の圧着ヘッドのうち前記第２の圧着ヘッド以外の圧着ヘッドを用いて、前記配線材を前記主面に圧着する工程と、
   前記複数の圧着ヘッドのうち前記第１の圧着ヘッド以外の圧着ヘッドを用いて、前記配線材を前記主面に圧着する工程とを含む
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

Images