JP2009272406A

JP2009272406A - 太陽電池素子

Info

Publication number: JP2009272406A
Application number: JP2008120464A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Ishizaki; 光範石崎; Takuji Oda; 拓嗣小田; Hidenori Hakage; 秀徳葉影; Teruaki Egawa; 輝明江川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-05-02
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2009-11-19

Abstract

【課題】太陽電池素子の電極とタブをはんだ付けする際に使用するフラックスによる製造設備の汚染を防止してフラックスに起因した破損を防止することができ、生産性および電極のはんだ付けの信頼性に優れた太陽電池素子およびその製造方法を得ること。
【解決手段】受光面およびその裏面に、導電性の接続タブをはんだにより電気的に接続するための電極を有する太陽電池素子であって、前記電極が、前記接続タブを接続する面に前記電極の長手方向と略平行な方向に延在する突出部を備えること、を特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池素子に関するものであり、特に、太陽電池素子の受光面とその裏面に形成する電極の構造により生産性および電極のはんだ付けの信頼性を向上させた太陽電池素子に関するものである。

従来の太陽電池素子の構造は、例えば特許文献１に開示されており、Ｐ型シリコンからなる半導体基板の受光側にｎ型の不純物拡散層とシリコン窒化膜からなる反射防止膜とが形成され、さらに印刷によって銀の細線電極と前記細線電極に接続された銀の集電電極とが形成されている。また、受光面の裏面側には集電電極と対になる銀の裏面電極が形成されている。そして、１枚の太陽電池素子では十分な出力が得られないため、通常は複数枚の太陽電池素子を電気的に接続してモジュール化することで所望の出力を得る。

また、従来の太陽電池モジュールの構造も特許文献１に開示されており、銅箔等の薄い導電性のタブを、前記集電電極と、隣接する太陽電池素子の裏面電極とにはんだ付けすることで、太陽電池素子間を電気的に接続した太陽電池モジュールが構成される。

また、太陽電池モジュールの製造方法は例えば特許文献２に開示されている。すなわち、まずコンベアの上において、該コンベアの進行方向における前半部が第１の太陽電池素子の電極（たとえば集電電極）に接続された第１のタブの後半部に、電極（たとえば裏面電極）を位置合わせして第２の太陽電池素子を設置する。そして、コンベアによって第１のタブの後半部と第２の太陽電池素子とをホットプレート上の位置に移動させる。第１のタブの表面には、はんだが塗布されている。

つぎに、第２の太陽電池素子におけるコンベアと反対側の面に形成された電極（たとえば集電電極）の上に新たな第２のタブを前半部のみを位置合わせして設置する。第２のタブの表面には、はんだが塗布されている。そして、この第２のタブの前半部の上方から押さえ装置により第２のタブの前半部を第２の太陽電池素子の表面に押さえつける。

さらに、この状態で第２のタブの前半部の斜め上方に配置した赤外線ランプから放射された赤外線と前記のホットプレートとからの加熱によって第１および第２のタブの表面にあらかじめ塗布されていたはんだを溶融させる。そして、赤外線の放射およびホットプレートによる加熱を停止して、溶融したはんだを凝固させた後、押さえ装置による押さえつけが除去される。

以上の工程を繰返して所定の数の太陽電池素子をタブにより電気的に接続したストリングスを製造する。形成されたストリングスは別のステージに搬出され、所定の数のストリングスを並列させて互いに電気的に接続することで太陽電池モジュールが製造される。また、タブと電極との電気的な接続方法としては、例えば特許文献３に開示されているように、タブを電極上の突出部の凸部の間に形成される凹部に入り込ませる、すなわち凸状構造の電極部分間にタブを噛み込む構造とすることにより、はんだ付けをすることなく機械的接触によって太陽電池素子をタブにより電気的に接続する方法もある。

特開平１１−３１２８２０号公報、［０００６］−［０００９］（図４）、［００１０］−［００１２］（図５）特開２００６−１９６７４９号公報、［００２１］−［００２８］（図１、図２）特開２００６−２７８７１０号公報、［００１５］−［００１６］

ところで、上記従来の技術においては、太陽電池素子の集電電極および裏面電極と、はんだが塗布されたタブと、をはんだ付けする際には前記の各電極およびはんだの表面の酸化物等の汚れを除去するために、はんだ付け部にフラックスを塗布しておく必要がある。

しかしながら、フラックスは太陽電池素子の表面において電極以外の箇所にも濡れ広がり、コンベアに設置した際にコンベアの表面にも付着する。太陽電池モジュールの生産中にコンベアの表面にフラックスが繰り返し付着すると、ロジン等のフラックス中の固形成分がコンベアの表面に凸状に堆積する。この場合には、押さえ装置によってタブを太陽電池素子に押さえつけた際に、太陽電池素子と凸状の堆積部との接触部近傍に過大な圧力が生じて太陽電池素子が破損し、歩留まりが低下するという問題があった。

また、コンベアの表面に付着したフラックスによって太陽電池素子がコンベアの表面に貼り付く場合がある。この場合には、ストリングス形成後に別のステージに搬出する際、貼り付いた太陽電子素子をコンベアの表面から引き剥がすときに太陽電子素子に過剰な応力が掛かるために太陽電子素子が破損し、歩留まりが低下する、という問題があった。特に、近年の太陽電池素子は原材料費を低減するために厚みが２００μｍ以下にまで薄くなっており、機械強度が低いために上記の割れの発生頻度が増している。

また、上記のようなフラックスによる張り付きに起因した太陽電池素子の破損を防止するために、太陽電池モジュールの製造設備においてはフラックスで汚染された箇所を頻繁に清掃しなければならず、生産性が著しく低下する、という問題があった。

また、フラックスの塗布量やフラックス中の固形成分の含有量を減らすことで上記のような割れや清掃の頻度を低減することができるが、この場合にははんだ付け部の酸化物等の汚染が除去しきれなくなり、使用中にタブが剥離して断線故障が生じる等、はんだ付け部の信頼性が低下する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池素子の電極とタブをはんだ付けする際に使用するフラックスによる製造設備の汚染を防止してフラックスに起因した破損を防止することができ、生産性および電極のはんだ付けの信頼性に優れた太陽電池素子を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池素子は、受光面およびその裏面に、導電性の接続タブをはんだにより電気的に接続するための電極を有する太陽電池素子であって、前記電極が、前記接続タブを接続する面に前記電極の長手方向と略平行な方向に延在する突出部を備えること、を特徴とする。

この発明によれば、太陽電池素子の割れを防止するためにフラックスの塗布量を低減させても、電極に形成した凸部の周囲にフラックス溜りが形成されて、はんだ付け部の汚染を十分除去できるフラックスの量が確保でき、はんだ付け部の信頼性が低下しない。これにより、太陽電池素子の電極とタブとをはんだ付けする際に使用するフラックスによる製造設備の汚染を防止してフラックスに起因した破損を防止することができ、生産性および電極のはんだ付けの信頼性に優れた太陽電池素子が得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる太陽電池素子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に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において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。

実施の形態１．
図１−１および図１−２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子１の構成を説明するための図であり、図１−１は、受光面側から見た太陽電池素子１の上面図、図１−２は、受光面と反対側から見た太陽電池素子１の下面図である。図２は、実施の形態１にかかる太陽電池素子１の構成を説明するための図であり、図１−１において点線で囲まれた領域Ａを拡大して示す斜視図である。

実施の形態１にかかる太陽電池素子１においては、半導体基板２の受光面側にリン拡散によって不純物拡散層３が形成されているとともにシリコン窒化膜よりなる反射防止膜４が形成されている。また、半導体基板２の受光面側には、長尺細長の細線電極５が複数並べて設けられ、この細線電極５と導通する集電電極６ａが該細線電極５と直交するように設けられており、それぞれ底面部において不純物拡散層３に電気的に接続している。そして、集電電極６ａの上面には、集電電極６ａの長手方向に略平行な方向に延在するように集電電極の凸部６ｂが設けられている。一方、半導体基板２の裏面（受光面と反対側の面）には、全体にわたって裏面電極７が設けられ、また集電電極６ａと略同一方向に裏面集電電極８が設けられている。

このように構成された実施の形態１にかかる太陽電池素子１は以下のようにして作製される。まず、半導体基板２として、たとえば基板の一面側の表面にリン拡散によって不純物拡散層３が形成されたｐ型多結晶シリコン基板を用意する。この半導体基板２上に、たとえばプラズマ支援化学蒸気堆積（ＰＥＣＶＤ：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法などにより、反射防止膜４としてシリコン窒素化膜を形成する。

つぎに、半導体基板２の受光面にスクリーン印刷によって細線電極５と集電電極６ａの形状に銀ペーストを塗布した後、銀ペーストを仮乾燥させる。その後、同じくスクリーン印刷によって集電電極６ａの銀ペーストの上面に凸部６ｂの形状に銀ペーストを塗布し、仮乾燥させる。これにより、略平坦な集電電極６ａの形状が形成される。つぎに、半導体基板２の裏面側に、裏面電極７の形状にアルミニウムペーストを塗布し、裏面集電電極８の形状に銀ペーストを塗布し、乾燥後、約８００℃の高温でペーストを焼成することで、細線電極５、集電電極６ａ、集電電極の凸部６ｂ、裏面電極７、裏面集電電極８を形成する。以上により実施の形態１にかかる太陽電池素子１が得られる。

以上のような実施の形態１にかかる太陽電池素子１の集電電極６ａの上にフラックスを塗布した後の状態を、従来の太陽電池素子の集電電極の上にフラックスを塗布した場合と比較して説明する。図３は、従来の太陽電池素子１０１の構成を説明するための図であり、太陽電池素子１０１を受光面側から見た上面図である。図４は、従来の太陽電池素子１０１の構成を説明するための図であり、図３において点線で囲まれた領域Ｃを拡大して示す斜視図である。従来の太陽電池素子１０１において実施の形態１にかかる太陽電池素子１と同じ構成については、図１−１〜図２と同じ符号を付してある。なお、従来の太陽電池素子１０１は、集電電極１０６の上面に凸部が設けられていないこと以外は、実施の形態１にかかる太陽電池素子１と同じ構成を有する。

図５は、実施の形態１にかかる太陽電池素子１の集電電極６ａ、６ｂの上にフラックス１１を塗布した後の状態を示す図であり、図２の線分Ｂ−Ｂ’における断面図である。図６は、従来の太陽電池素子１０１の集電電極１０６の上にフラックス１１を塗布した後の状態を示す図であり、図４の線分Ｄ−Ｄ’における断面図である。

図６に示す従来の太陽電池素子１０１では、集電電極１０６の上にフラックス１１を塗布してもその大半が受光面表面（反射防止膜４表面）に流れ出してしまい、フラックス１１ははんだ付け面である集電電極１０６上には僅かしか残留できない。

これに対して、図５に示す実施の形態１にかかる太陽電池素子１では、集電電極６ａ、６ｂの上にフラックス１１を塗布すると、集電電極６ａの上面に凸部６ｂを形成しているため表面張力の働きによって集電電極６ａと凸部６ｂとの角部近傍領域にフラックス溜り１２が形成され、はんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上に残留するフラックス量が増大し、はんだ付け面にフラックス１１が確実に保持される。また、凸部６ｂが集電電極６ａの長手方向に形成されることで、フラックス溜り１２の形成領域を広く確保できるため、はんだ付け部のフラックス１１の量を多く確保することができる。

これにより、隣接する太陽電池素子１間を銅箔等の薄い導電性のタブにより電気的に接続して太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際に、はんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス中の固形成分の含有量が少ない場合でも、はんだ付け部の酸化物等の汚染を確実に除去して、はんだ付け部の高い信頼性を得ることができる。

したがって、実施の形態１にかかる太陽電池素子１によれば、太陽電池モジュールを製造する際にはんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス中の固形成分の含有量を減らすことが可能となり、太陽電池モジュールを製造する際の製造設備（コンベア）の表面に流れて凸状に付着したフラックス１１の堆積部に起因した太陽電池素子の破損を防止して、歩留まりの低下を防止することができる。

また、太陽電池モジュールを製造する際の製造設備（コンベア）の表面に付着したフラックス１１による太陽電池素子の製造設備（コンベア）の表面への貼り付きに起因した太陽電子素子の破損を防止して、歩留まりの低下を防止することができる。さらに、太陽電池モジュールの製造設備においてフラックスで汚染された箇所の清掃の頻度を大幅に低減することができ、フラックスの清掃に起因した生産効率の低下を防止して、高い生産性を実現することができる。

つぎに、実施の形態１にかかる太陽電池素子１の効果を図７〜図９に従って具体的に説明する。図７は、太陽電池素子１の集電電極６ａ、６ｂ（図示せず）にフラックス１１を塗布する工程を示した図である。集電電極６ａ、６ｂへのフラックス１１の塗布は、まず無端ベルトから構成されたコンベア２１に太陽電池素子１を載置し、該太陽電池素子１を所定の搬送方向（図７においては、図中の矢印Ｘの方向）に搬送する。ここで、太陽電池素子１は集電電極６ａ、６ｂ（図示せず）が上面となるように配置され、集電電極６ａ、６ｂの長手方向は、コンベア２１の搬送方向（矢印Ｘの方向）と略平行とされている。

また、コンベア２１の上方にはフラックス１１を吐出するノズル２２が配置されている。ノズル２２は、太陽電池素子１がコンベア２１により搬送されてノズル２２の下部を通過する際に、集電電極６ａ、６ｂの直上の位置となるように配置されている。ノズル２２からは、容器（図示せず）に蓄えたフラックス１１に所定の圧力を所定の時間加えることで、容器から押し出されたフラックス１１が噴出される。

そして、太陽電池素子１がノズル２２の直下を通過する時にノズル２２よりフラックス１１を吐出することで、集電電極６ａ、６ｂにフラックス１１を塗布する。フラックス１１の塗布量はフラックス１１に加える圧力とコンベア２１の搬送速度によって可変できる。なお、図示は省略するが、集電電極６ａ、６ｂにフラックスを塗布した後、太陽電池素子１を裏返して、受光面の反対の面に形成した裏面集電電極８にも同様の工程でフラックス１１を塗布する。

図８は、フラックス１１を塗布した太陽電池素子１の集電電極６ａ、６ｂ（図示せず）と集電電極６ａ、６ｂと対をなす裏面の裏面集電電極８（図示せず）にタブ２６ａ、２６ｂをはんだ付けする工程を説明するための模式図である。

タブ２６ａ、２６ｂのはんだ付けは、まず集電電極６ａ、６ｂの長手方向における太陽電池素子１の長さよりも長く切断したタブ２６ａをホットプレート２３の上に設置する。つぎに、受光面をホットプレート２３側に向けて集電電極６ａ、６ｂとタブ２６ａとを位置合わせして太陽電池素子１をホットプレート２３上に設置する。さらに、集電電極６ａ、６ｂの長手方向における太陽電池素子１の長さと同じ長さに切断したタブ２６ｂを裏面の裏面集電電極８の上に位置合わせして設置する。なお、タブ２６ａ、２６ｂは銅からなり、さらにあらかじめＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだを表面にコーティングしたものである。

つぎに、集電電極６ａ、６ｂの長手方向に複数配列したタブ押さえピン２４でタブ２６ｂを上方から押えつけた状態で、タブ２６ｂの上方より赤外線ランプヒータ２５によって赤外線を放射し、赤外線による加熱とホットプレート２３からの熱とによってタブ２６ａ、２６ｂにコーティングしたはんだを溶融させる。その後、赤外線の照射を停止させ、はんだを凝固させることによって集電電極６ａ、６ｂとタブ２６ａ、および裏面集電電極８とタブ２６ｂとをそれぞれはんだ付けする。

以上のような方法で、フラックス塗布量（ｇ）を０．０１ｇ、０．０２ｇ、０．０４ｇと変化させて実施例のサンプルを作製した。また、従来の太陽電池素子１０１を用いて、フラックス塗布量（ｇ）を０．０１ｇ、０．０２ｇ、０．０４ｇと変化させ、上記と同様の方法により比較例として従来技術のサンプルを作製した。

図９は、上述した工程ではんだ付けした実施例のサンプルおよび従来技術のサンプルのタブ２６ａを集電電極６ａ、６ｂから引き剥がすのに必要となる引き剥がし荷重をピール試験によって測定した結果を示す特性図である。図９においては、集電電極に塗布したフラックス塗布量（ｇ）と、ピール試験で測定したタブ２６ａの引き剥し荷重（Ｎ）と、の関係を示している。なお、タブ２６ａの引き剥し荷重は、はんだ付けの終了した太陽電池素子１または太陽電池素子１０１を、受光面を上側にして設置し、タブ２６ａが太陽電池素子１または太陽電池素子１０１より突出した部分を上側に９０度に折り曲げてピール試験機にて上方に引っ張ることで測定した。

図９からわかるように、実施例のサンプルでは、全てのフラックス塗布量の条件において従来技術のサンプルよりも高い引き剥がし荷重が得られている。さらに、実施例のサンプルでは、集電電極へのフラックスの塗布量を低減させても高い引き剥がし荷重が得られている。これは、図５に示して説明したように、集電電極の凸部６ｂが設けられていることによって集電電極６ａと凸部６ｂとの角部近傍領域にフラックス溜まり８が形成されるため、フラックスの塗布量を低減させてもはんだ付け面に多量のフラックス１１が残留し、はんだ付け時にはんだ付け部の汚染が十分に除去できたためである。

このように実施の形態１にかかる太陽電池素子１では、少ないフラックス塗布量で高い引き剥がし荷重が得られるため、隣接する太陽電池素子１間をタブにより電気的に接続して太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際の集電電極６ａ、６ｂへのフラックス塗布量を低減させることが可能である、といえる。そして、集電電極６ａ、６ｂへのフラックス塗布量を低減させることで、太陽電池モジュールを製造する際の製造設備（コンベア）の表面への濡れ広がりを抑制し、フラックスの汚染に起因する太陽電池素子の割れを防止することが可能となる、といえる。

上述したように実施の形態１にかかる太陽電池素子１によれば、集電電極６ａの上面に凸部６ｂが設けられていることにより、集電電極６ａと凸部６ｂとの角部近傍領域にフラックス溜り１２が形成されるため、太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際のはんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上に残留するフラックス量が増大し、はんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上にフラックス１１が確実に保持される。

これにより、太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際にはんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス中の固形成分の含有量が少ない場合でも、はんだ付け部の酸化物等の汚染を確実に除去して、はんだ付け部の高い信頼性を得ることができ、はんだ付け部の耐久性を向上させて太陽電池モジュール（ストリングス）の長期使用が可能となる。

したがって、実施の形態１にかかる太陽電池素子１によれば、太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際にはんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス１１中の固形成分の含有量を減らすことが可能となり、フラックス１１による製造設備（コンベア）の汚染を防止して製造設備（コンベア）の表面へのフラックス１１の付着に起因した太陽電子素子の破損を防止して、歩留まりの低下を防止することができる。また、太陽電池モジュール（ストリングス）の製造設備においてフラックスで汚染された箇所の清掃の頻度を大幅に低減することができ、フラックスの清掃に起因した生産効率の低下を防止して、高い生産性を実現することができる。また、フラックス１１の塗布量を減らすことにより、フラックス１１の塗布量に要するエネルギー消費量を削減し、フラックス１１として使用する有機系溶剤の減量化を図ることができ、環境保全にも貢献する。

なお、本実施の形態では太陽電池素子１の受光面側の集電電極６ａの上面に凸部６ｂを設けた場合について述べてきたが、受光面の裏面側に形成される裏面集電電極８の上面に凸部を設けた場合においても上記と同様の効果が得られる。

実施の形態２．
図１０〜図１２を用いて本発明の実施の形態２にかかる太陽電池素子１とその製造方法を説明する。なお、図中の実施の形態１と同じ記号の説明は省略する。図１０は、実施の形態２にかかる太陽電池素子１の構成を説明するための図であり、受光面側から見た太陽電池素子１の上面図である。また、受光面と反対側から見た太陽電池素子１の下面図は実施の形態１の場合と同じであるため、図１−２を参照することとして図示を省略する。図１１は、実施の形態２にかかる太陽電池素子１の構成を説明するための図であり、図１０において点線で囲まれた領域Ａを拡大して示す斜視図である。

図１０および図１１に示すように、実施の形態２にかかる太陽電池素子１においては、集電電極６ａの上面に集電電極の凸部６ｂが集電電極６ａの長手方向に略平行な方向に延在するように２本設けられている。

このような実施の形態２にかかる太陽電池素子１は、スクリーン印刷によって集電電極６ａの銀ペーストの上面に集電電極の凸部６ｂの形状に銀ペーストを塗布する際に、図１０および図１１に示すように集電電極６ａの長手方向に略平行な２本の凸部６ｂの形状に塗布すること以外は、実施の形態１の場合と同様にして作製することができる。

図１２は、実施の形態２にかかる太陽電池素子１の集電電極６ａ、６ｂの上にフラックス１１を塗布した後の状態を示す図であり、図１１の線分Ｂ−Ｂ’における断面図である。集電電極６ａ、６ｂの上にフラックス１１を塗布すると、集電電極６ａの上面に凸部６ｂを形成しているため表面張力の働きによって集電電極６ａと凸部６ｂとの角部近傍領域にフラックス溜り１２が形成され、はんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上に残留するフラックス量が増大し、はんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上にフラックス１１が確実に保持される。

さらに、実施の形態２にかかる太陽電池素子１では、凸部６ｂを２本形成したことで図１２に示すように２本の凸部６ｂに挟まれた領域にもフラックス溜り１２が形成され、図５に示した実施の形態１の場合よりもはんだ付け面上に残留するフラックス１１の量が増し、より多くのフラックス１１がはんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上に保持される。

このため、隣接する太陽電池素子１間を銅箔等の薄い導電性のタブにより電気的に接続して太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際に、はんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス中の固形成分の含有量がさらに少ない場合でも、はんだ付け部の酸化物等の汚染を確実に除去して、はんだ付け部の高い信頼性を得ることができる。これにより、太陽電池モジュールを製造する際にはんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス中の固形成分の含有量をさらに低減することが可能となる。

図１３は、実施の形態２にかかる太陽電池素子１における電極の他の構造を示す斜視図であり、図１１に示す太陽電池素子１の集電電極の凸部６ｂの一方を集電電極６ａの長手方向において複数に分割した例を示す斜視図である。この例では、はんだ付け時にフラックス１１から生じるガスが集電電極６ａの長手方向における凸部６ｂの分割箇所から外部に容易に排出されるため、ガスが閉じこめられることで生じるはんだのボイド不良を防止することができ、さらに信頼性の高いはんだ付け部を得ることが可能となる。

上述したように実施の形態２にかかる太陽電池素子１によれば、集電電極６ａの上面に集電電極の凸部６ｂが集電電極６ａの長手方向に略平行に２本設けられている領域を有することにより、集電電極６ａと凸部６ｂとの角部近傍領域および２本の凸部６ｂに挟まれた領域にフラックス溜り１２が形成されるため、太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際のはんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上に残留するフラックス量がより増大し、はんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上にフラックス１１がより確実に保持される。

これにより、太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際にはんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス中の固形成分の含有量が少ない場合でも、はんだ付け部の酸化物等の汚染を確実に除去して、はんだ付け部の高い信頼性を得ることができ、はんだ付け部の耐久性を向上させて太陽電池モジュールの長期使用が可能となる。

したがって、実施の形態２にかかる太陽電池素子１によれば、太陽電池モジュールを製造する際にはんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス１１中の固形成分の含有量を実施の形態１にかかる太陽電池素子１よりもさらに減らすことが可能となり、フラックス１１による製造設備（コンベア）の汚染を防止して製造設備（コンベア）の表面へのフラックス１１の付着に起因した太陽電子素子の破損を防止して、歩留まりの低下を防止することができる。また、太陽電池モジュール（ストリングス）の製造設備においてフラックスで汚染された箇所の清掃の頻度を大幅に低減することができ、フラックスの清掃に起因した生産効率の低下を防止して、高い生産性を実現することができる。また、フラックス１１の塗布量を減らすことにより、フラックス１１の塗布量に要するエネルギー消費量を削減し、フラックス１１として使用する有機系溶剤の減量化を図ることができ、環境保全にも貢献する。

なお、本実施の形態では太陽電池素子１の受光面側の集電電極６ａの上面に凸部６ｂを設けた場合について述べてきたが、受光面の裏面側に形成される裏面集電電極８の上面に凸部を設けた場合おいても上記と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では集電電極の凸部６ｂを２本形成した例について述べたが、３本以上でも同様の効果が得られることは自明である。

実施の形態３．
図１４〜図１８を用いて本発明の実施の形態３にかかる太陽電池素子１とその製造方法を説明する。なお、図中の実施の形態１と同じ記号の説明は省略する。図１４は、実施の形態３にかかる太陽電池素子１の構成を説明するための図であり、受光面側から見た太陽電池素子１の上面図である。また、受光面と反対側から見た太陽電池素子１の下面図は実施の形態１の場合と同じであるため、図１−２を参照することとして図示を省略する。図１５は、実施の形態３にかかる太陽電池素子１の構成を説明するための図であり、図１４において点線で囲まれた領域Ａを拡大して示す斜視図である。

図１４および図１５に示すように、本実施の形態においても実施の形態２と同様に集電電極の凸部６ｂを集電電極６ａの長手方向に略平行な方向に延在するように２本形成し、さらに凸部６ｂには集電電極６ａの短手方向（幅方向）において幅の広い部分（幅広部）６ｂ−１と幅の狭い部分（幅狭部）６ｂ−２とを設けている。

このような実施の形態３にかかる太陽電池素子１は、スクリーン印刷によって集電電極６ａの銀ペーストの上面に集電電極の凸部６ｂの形状に銀ペーストを塗布する際に、図１４および図１５に示すように幅広部６ｂ−１と幅狭部６ｂ−２とを有する２本の凸部６ｂの形状に塗布すること以外は、実施の形態１の場合と同様にして作製することができる。

図１６−１および図１６−２は、実施の形態３にかかる太陽電池素子１の集電電極６ａ、６ｂの上にフラックス１１を塗布した後の状態を示す図であり、図１６−１は、図１５の線分Ｆ−Ｆ’における断面図、図１６−２は、図１５の線分Ｇ−Ｇ’における断面図である。集電電極６ａ、６ｂの上にフラックス１１を塗布すると、２本の凸部６ｂに挟まれた領域にフラックス溜り１２が形成され、はんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上に残留するフラックス量が増大し、はんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上に多くのフラックス１１が保持される。

このため、隣接する太陽電池素子１間を銅箔等の薄い導電性のタブにより電気的に接続して太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際に、はんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス中の固形成分の含有量が少ない場合でも、はんだ付け部の酸化物等の汚染を確実に除去して、はんだ付け部の高い信頼性を得ることができる。これにより、太陽電池モジュールを製造する際にはんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス中の固形成分の含有量を低減することが可能となる。

図１７は実施の形態３にかかる太陽電池素子１の集電電極６ａ、６ｂに、はんだ２７によりタブ２６ａがはんだ付けされた状態を、図１５の線分Ｈ−Ｈ’において示した断面図である。図１７中、Ｊ−Ｊ’は集電電極の凸部６ｂの幅広部６ｂ−１に対応しており、Ｋ−Ｋ’は集電電極の凸部６ｂの幅狭部６ｂ−２に対応している。ここで、集電電極６ａ、６ｂを形成する銀の電気抵抗率よりも、タブ２６ａを接続するためのはんだ２７の電気抵抗率の方が大きい。したがって、Ｆ−Ｆ’の経路はＧ−Ｇ’の経路よりも電気抵抗が低くなる。

一方、集電電極の凸部６ｂの幅広部６ｂ−１の幅を広くしすぎるとフラックス溜り１２の形成される領域が減少し、フラックス１１塗布後のはんだ付け面におけるフラックス１１の残留量が少なくなり、はんだ付けの信頼性の低下原因となる。しかしながら、本実施の形態のように凸部６ｂに、幅の広くはんだ付け後の電気抵抗が小さくなる箇所と幅が狭くフラックス１１が溜まる箇所とを設けることで、はんだ付け部の信頼性を低下させることなく、集電電極６ａ、６ｂと該集電電極６ａ、６ｂ上にはんだ付けされるタブとの接続抵抗を低減して太陽電池モジュールの発電効率を向上することが可能となる。

図１８は、実施の形態３にかかる太陽電池素子１における電極の他の構造を示す斜視図であり、凸部６ｂに集電電極６ａの短手方向（幅方向）において幅の広い部分（幅広部）６ｂ−３と幅の狭い部分（幅狭部）６ｂ−２とを設け、幅広部６ｂ−３と一方の幅狭部６ｂ−２とを集電電極６ａの長手方向において分割した例である。図１７の例と同様に、凸部６ｂに、幅の広くはんだ付け後の電気抵抗が小さくなる箇所と幅が狭くフラックス１１が溜まる箇所とが形成されるため、はんだ付け部の信頼性を低下させることなく、集電電極６ａ、６ｂと該集電電極６ａ、６ｂ上にはんだ付けされるタブとの接続抵抗を低減して太陽電池モジュールの発電効率を向上することが可能となる。

さらに、この例では、図１３の例と同様にはんだ付け時にフラックス１１から生じるガスが幅広部６ｂ−３と幅狭部６ｂ−２との分割箇所から外部に容易に排出されるため、ガスが閉じこめられることで生じるはんだのボイド不良を防止することができ、さらに信頼性の高いはんだ付け部を得ることも可能となる。

上述したように実施の形態３にかかる太陽電池素子１によれば、集電電極６ａの上面に集電電極の凸部６ｂが集電電極６ａの長手方向に略平行に２本設けられている領域を有することにより、集電電極６ａと凸部６ｂとの角部近傍領域および２本の凸部６ｂに挟まれた領域にフラックス溜り１２が形成されるため、太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際のはんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上に残留するフラックス量がより増大し、はんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上にフラックス１１がより確実に保持される。

したがって、実施の形態３にかかる太陽電池素子１によれば、太陽電池モジュールを製造する際にはんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス１１中の固形成分の含有量を減らすことが可能となり、フラックス１１による製造設備（コンベア）の汚染を防止して製造設備（コンベア）の表面へのフラックス１１の付着に起因した太陽電子素子の破損を防止して、歩留まりの低下を防止することができる。

また、太陽電池モジュール（ストリングス）の製造設備においてフラックスで汚染された箇所の清掃の頻度を大幅に低減することができ、フラックスの清掃に起因した生産効率の低下を防止して、高い生産性を実現することができる。また、フラックス１１の塗布量を減らすことにより、フラックス１１の塗布量に要するエネルギー消費量を削減し、フラックス１１として使用する有機系溶剤の減量化を図ることができ、環境保全にも貢献する。

さらに、実施の形態３にかかる太陽電池素子１によれば、凸部６ｂに、幅の広くはんだ付け後の電気抵抗が小さくなる箇所と、幅が狭くフラックス１１が溜まる箇所と、を設けることで、はんだ付け部の信頼性を低下させることなく、集電電極６ａ、６ｂとタブとの接続抵抗を低減して太陽電池モジュールの発電効率を向上することが可能となる。

実施の形態４．
図１９および図２０を用いて本発明の実施の形態４にかかる太陽電池素子１とその製造方法を説明する。なお、図中の実施の形態１と同じ記号の説明は省略する。図１９は、実施の形態４にかかる太陽電池素子１の構成を説明するための図であり、受光面側から見た太陽電池素子１の上面図である。また、受光面と反対側から見た太陽電池素子１の下面図は実施の形態１の場合と同じであるため、図１−２を参照することとして図示を省略する。図２０は、実施の形態４にかかる太陽電池素子１の構成を説明するための図であり、図１９において点線で囲まれた領域Ａを拡大して示す斜視図である。

図１９および図２０に示すように、実施の形態４にかかる太陽電池素子１は、実施の形態３と同様に集電電極６ａの短手方向（幅方向）において幅の広い部分（幅広部）６ｂ−１と幅の狭い部分（幅狭部）６ｂ−２とを有する集電電極の凸部６ｂを集電電極６ａの長手方向に略平行な方向に延在するように２本形成し、さらに２本の幅広部６ｂ−１により挟まれた溝部を銀の凸部６ｃによって塞いだ構造となっている。

このような実施の形態４にかかる太陽電池素子１は、スクリーン印刷によって集電電極６ａの銀ペーストの上面に集電電極の凸部６ｂの形状に銀ペーストを塗布する際に、図１９および図２０に示すように幅広部６ｂ−１と幅狭部６ｂ−２とを有する２本の凸部６ｂの形状に塗布して仮乾燥させた後、スクリーン印刷によって凸部６ｃの形状に銀ペーストを塗布し、乾燥後、約８００℃の高温でペーストを焼成して、細線電極５、集電電極６ａ、集電電極の凸部６ｂ、６ｃ裏面電極７、裏面集電電極８を形成すること以外は、実施の形態１の場合と同様にして作製することができる。

以上のような実施の形態４にかかる太陽電池素子１では、実施の形態３にかかる太陽電池素子１が有する効果に加えて、２本の幅広部６ｂ−１により挟まれた溝部が凸部６ｃによって塞がっている。このため、２本の幅狭部６ｂ−２の間に溜まったフラックス１１の集電電極の外部への流出が無く、フラックス１１がはんだ付け面である集電電極６ａ、６ｂ上により確実に保持され、フラックス１１の塗布量をさらに低減することが可能となる。

これにより、太陽電池モジュール（ストリングス）を製造する際にはんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス中の固形成分の含有量がより少ない場合でも、はんだ付け部の酸化物等の汚染を確実に除去して、はんだ付け部の高い信頼性を得ることができる。

したがって、実施の形態４にかかる太陽電池素子１によれば、太陽電池モジュールを製造する際にはんだ付け面に塗布するフラックス１１の塗布量やフラックス中１１の固形成分の含有量をさらに減らすことが可能となり、フラックス１１による製造設備（コンベア）の汚染を防止して製造設備（コンベア）の表面へのフラックス１１の付着に起因した太陽電子素子の破損を防止して、歩留まりの低下を防止することができる。

また、太陽電池モジュールの製造設備においてフラックスで汚染された箇所の清掃の頻度を大幅に低減することができ、フラックスの清掃に起因した生産効率の低下を防止して、高い生産性を実現することができる。また、フラックス１１の塗布量を減らすことにより、フラックス１１の塗布量に要するエネルギー消費量を削減し、フラックス１１として使用する有機系溶剤の減量化を図ることができ、環境保全にも貢献する。

以上のように、本発明にかかる太陽電池素子１は、太陽電池素子をタブにより電気的に接続して太陽電池モジュールを製造する際のはんだ付け時のフラックスに起因した破損の防止に有用である。

本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子を受光面側から見た上面図である。本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子を受光面と反対側から見た下面図である。図１−１において点線で囲まれた領域Ａを拡大して示す斜視図である。従来の太陽電池素子を受光面側から見た上面図である。図３において点線で囲まれた領域Ｃを拡大して示す斜視図である。本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子の集電電極の上にフラックスを塗布した後の状態を示す図であり、図２の線分Ｂ−Ｂ’における断面図である。従来の太陽電池素子の集電電極の上にフラックスを塗布した後の状態を示す図であり、図４の線分Ｄ−Ｄ’における断面図である。本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子の集電電極にフラックスを塗布する工程を示した図である。本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子の電極にタブをはんだ付けする工程を説明するための模式図である。太陽電池素子にはんだ付けしたタブを剥すのに必要となる引き剥がし荷重をピール試験によって測定した結果を示す特性図である。本発明の実施の形態２にかかる太陽電池素子を受光面側から見た上面図である。図１０において点線で囲まれた領域Ａを拡大して示す斜視図である。本発明の実施の形態２にかかる太陽電池素子の集電電極の上にフラックスを塗布した後の状態を示す図であり、図１１の線分Ｂ−Ｂ’における断面図である。本発明の実施の形態２にかかる太陽電池素子の別の電極の構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態３にかかる太陽電池素子を受光面側から見た上面図である。図１４において点線で囲まれた領域Ａを拡大して示す斜視図である。本発明の実施の形態３にかかる太陽電池素子の集電電極の上にフラックスを塗布した後の状態を示す図であり、図１５の線分Ｆ−Ｆ’における断面図である。本発明の実施の形態３にかかる太陽電池素子の集電電極の上にフラックスを塗布した後の状態を示す図であり、図１５の線分Ｇ−Ｇ’における断面図である。本発明の実施の形態３にかかる太陽電池素子の集電電極に、はんだによりタブがはんだ付けされた状態を、図１５の線分Ｈ−Ｈ’において示した断面図である。本発明の実施の形態３にかかる太陽電池素子における電極の他の構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態４にかかる太陽電池素子を受光面側から見た上面図である。図１９において点線で囲まれた領域Ａを拡大して示す斜視図である。

符号の説明

１太陽電池素子
２半導体基板
３不純物層
４反射防止膜
５細線電極
６ａ集電電極
６ｂ集電電極の凸部
６ｃ集電電極の凸部
７裏面電極
８裏面集電電極
１１フラックス
１２フラックス溜り
２１コンベア
２２ノズル
２３ホットプレート
２４タブ押さえピン
２５赤外線ランプヒータ
２６ａタブ
２６ｂタブ
２７はんだ
１０１従来の太陽電池素子
１０６集電電極

Claims

受光面およびその裏面に、導電性の接続タブをはんだにより電気的に接続するための電極を有する太陽電池素子であって、
前記電極が、前記接続タブを接続する面に前記電極の長手方向と略平行な方向に延在する突出部を備えること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。
前記突出部が、前記突出部が形成される前記電極の長手方向と略平行な方向に延在するように、該電極の短手方向において複数設けられていること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。
前記突出部が、前記突出部が形成される前記電極の長手方向と略平行な方向に延在する突出部と、前記電極の長手方向と略平行な方向に延在するように、該電極の長手方向において複数設けられている突出部とが、該電極の短手方向において複数設けられていること、
を特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子。
前記突出部が、前記突出部が形成される前記電極の短手方向において幅の広い部分と幅の狭い部分とを有すること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池素子。
前記電極が、前記突出部によって周囲が囲まれた領域を前記接続タブを接続する面に有すること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。