JP2010205805A - 太陽電池パネル - Google Patents

Abstract

【課題】高い信頼性を維持しながら、簡単な構造で製造が容易で、コストが低減できる太陽電池パネルを提供することを目的とする。
【解決手段】セル集積体２の両極に、設けられている一対のバスバー５と、その上に、金属膜及び開口部を有する絶縁膜が積層された防水シート６と、それらの上に設けられ、各開口部の上方に、開口部より大きい開口部３ａを有する充填層３と、充填層３上に設けられ、各開口部の上方に、開口部より大きい開口部４ａを有する保護層４と、一端が開口部に露出した金属膜に接続され、他端が開口部４ａから引き出される一対の電極８と、各電極８に接続された一対の出力ケーブルと、中途にバイパスダイオードを有し、一対の出力ケーブル間を接続するバイパスケーブルと、電極８を囲むように保護層４の上に設けられた端子箱９と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池に関する。

太陽電池パネルには長期間の耐久性、耐候性が必要である。太陽電池パネルは、屋外に設置され雨水等に曝されるため、その内部へ水が浸入することにより部材の一部が劣化する場合がある。太陽電池パネルは、耐候性を向上させるため高い防水性が望まれる。

高い防水性を有する太陽電池パネルとして、例えば、特許文献１に示される薄膜太陽電池が提案されている。
図１５は、特許文献１に示される薄膜太陽電池の構成を示す模式図である。薄膜太陽電池は、透光性基板１０１と、透光性基板１０１上に形成されているセル層１０２と、セル層１０２の両極に、複数点において導電性ペーストを用いて点付けで電気的に接続（固定）されているバスバー１０５と、セル層１０２上に設置されている充填層１０３と、充填層１０３上に設置されている金属箔を含んだ保護膜１０４と、外部端子との接続部分となる電極取出部１１０と、複数の電極１０７と、電極穴用絶縁シート１２１と、絶縁膜１０９と、浸水抵抗部１１２と、を具備する。

複数の電極１０７は、セル層１０２と充填層１０３の間を通って、バスバー１０５から電極取出部１１０へ敷設され、電極取出部１１０で充填層１０３と保護膜１０４を貫通して外部に引き出されている。
電極穴用絶縁シート１２１は、電極取出部１１０において充填層１０３と保護膜１０４との間に設置されている。絶縁膜１０９は、セル層１０２と電極との間に設置されている。浸水抵抗部１１２は、電極取出部１１０において、電極１０７とセル層１０２との間に設置されている。浸水抵抗部１１２は、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）層１２３、１２５、１２９と、ＥＶＡ層１２３、１２５で被覆される防水シート１１３と、ＥＶＡ層１２５、１２９で被覆される絶縁シート１２７を備えている。

この薄膜太陽電池では、太陽電池の出力を外部に取り出すため、電極１０７用の開口部が必要である。そのため、防湿性のバックシートである保護層１０４には、開口部として電極取出部１１０が設けられている。このとき、保護層１０４内の金属箔を介した短絡を防止するため、保護層１０４と充填層１０３との間には、絶縁体として電極穴用絶縁シート１２１が設けられている。
金属（例示：銅箔）とＥＶＡ層との接着は、接着力が弱い。そのため、ＥＶＡ層である充填層１０３を通して銅箔の電極１０７を取り出そうとすると、電極１０７とＥＶＡ層１０３との界面を通してセル層１０２まで湿分（水分）の通路ができることがある。それを防止するためには、銅箔の電極１０７の長さとして、十分な防湿性を得ることが可能な十分に長い距離が必要である。

その電極取出部１１０には、電極取出部１１０を介した湿分（水分）の浸入を防ぐため、防湿構造が必要である。そのため、その電極取出部１１０の近傍には、その防湿構造として浸水抵抗部１１２が設けられている。浸水抵抗部１１２は、電極１０７下方における湿分（水分）の浸入通路を長く取る必要がある。
そのために、比較的大面積の金属箔を含んだ防水シート１１３を、保護層１０４の開口部の下方の電極１０７の下部に敷いている。更に、その下方に配置されるセル層１０２が防水シート１１３の金属箔を介して短絡しないように絶縁する絶縁体が必要である。
そのため、防水シート１１３とセル層１０２との間には、絶縁体として絶縁シート１２７が設けられている。更に、電極１０７を保護層１０４と防水シート１１３との間を通すため、電極１０７の上面と下面をＥＶＡ層である充填層１０３とＥＶＡ層１２３とで覆っている。
更に、セル層１０２及び絶縁シート１２７、絶縁シート１２７及び防水シート１１３の間に空間があると、湿分（水分）が浸入したときの浸入通路になるので、それを防止する必要がある。そのため、セル層１０２と絶縁シート１２７、絶縁シート１２７と防水シート１１３の間にそれぞれＥＶＡ層１２５、１２９が設けられている。このように、浸水抵抗部１１２は５層構造となる。

この浸水抵抗部を簡素化して、かつ、十分な機能を備えるものとして、例えば、特許文献２に示される薄膜太陽電池モジュールが提案されている。
この薄膜太陽電池モジュールは、浸水抵抗部としてガラス不織布と１枚の充填材シート（ＥＶＡ層）を重ねたものを挿入している。樹脂フィルムの絶縁シートの代わりにガラス不織布を用いているので、充填材が不織布の隙間を浸透するため一枚の充填材で表裏を十分に充填材で覆うことができる。これにより、充填材シートの枚数が省略できる。

また、太陽電池の出力を外部に取り出す構造を簡素化するものとして、例えば、特許文献３に示される太陽電池モジュールが開示されている。
この太陽電池モジュールは、バスバーの長さをその一端側が透光性基板の一辺より突出する長さとされ、この突出部分が封止材の裏面に引き回され出力取出し線として用いられる。そのことで、金属箔であるバスバー自体をそのまま出力取出し線に利用する。それにより、太陽電池セルからモジュール裏面の端子箱に導かれる導電経路中の半田付け個所を少なくしている。

特開２００４−１４６６９７号公報 特開２００１−７７３８３号公報 特開２０００−２８６４３９号公報

図１５に示される特許文献１の薄膜太陽電池では、耐候性を向上させるための高い防水性を有する構成として、セル層１０２（透光性基板１０１）全面を覆う充填層１０３（ＥＶＡ層）及び保護膜１０４（バックシート）に加えて開口部１１０からの浸水対策として電極穴用絶縁シート１２１と５層構造の浸水抵抗部１１２とが備えられている。
また、電極１０７はセル層１０２と充填層１０３の間を通って、バスバー１０５から電極取出部１１０へ敷設され、言い換えると、電極１０７はセル層１０２に沿って薄膜太陽電池内部に配置されているので、セル層１０２と電極１０７とを絶縁する絶縁部材である絶縁シート１２７と絶縁膜１０９とが必要になるし、荷重を受けた薄膜太陽電池のたわみにより、電極１０７に引っ張り荷重がかかり、断線等が発生する危険性がある。
このように、この薄膜太陽電池は高い信頼性を維持するために複雑な構成を有しているので、コストが嵩む要因になり、製造が容易でないとともに、構造的に脆弱な面を有している。
したがって、高い信頼性を維持しながら、製造が容易で、コストも低減できるような技術が望まれる。

更に、バスバー１０５は、セル層１０２の両極に、複数点において導電性ペーストなどを用いて点付けで固定されている。すなわち、バスバー１０５とセル層１０２とは全面で結合されていないので空間（隙間）がある。そのため、何かの要因で薄膜太陽電池の周辺部分から内部へと湿分（水分）が浸入した場合には、その空間を介して湿分（水分）がバスバー１０５下に凝縮して広がり易く、バスバー１０５が腐食する原因となるおそれがある。湿分（水分）の浸入したときの影響を抑制可能な技術が望まれる。

特許文献２に示されるものは、複数のシートを積層し、金属箔を取り出し線として引き回す電極の構造とされているので、金属箔と裏面保護カバーの開口部との絶縁構造に加えて金属箔と太陽電池素子との間の絶縁及び耐浸水構造が必要であるし、荷重を受けた薄膜太陽電池モジュールのたわみにより、金属箔に引っ張り荷重がかかり、断線等が発生する危険性がある。
このため、金属箔と太陽電池素子との間の絶縁構造が簡素化されたとしても、まだ、薄膜太陽電池は複雑な構成を有しているので、コストが嵩む要因を有し、製造が容易でない。加えて、高い信頼性を維持するために、これらの製造工程に時間と手間をかけなければならない。高い信頼性を維持しながら、製造が容易で、コストも低減できるような技術が望まれる。

特許文献３に示されるものは、バスバーの金属箔自体を取り出し線として引き回していることから、湿分（水分）の浸入経路は特許文献１の場合と実質的に変わっていないし、荷重を受けた太陽電池モジュールのたわみにより、取り出し線である金属箔に引っ張り荷重がかかり、断線等が発生する危険性がある。
したがって、特許文献１あるいは特許文献２に示されるような浸水を抑制する構造及び絶縁する構造が必要であるので、上述と同様な課題を有している。

本発明は、上記点に鑑み、高い信頼性を維持しながら、簡単な構造で製造が容易で、コストが低減できる太陽電池パネルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる太陽電池パネルは、電気を生成するセル集積体の両極のそれぞれに設けられている一対のバスバーと、前記各バスバー上に、それぞれ金属膜及び第１開口部を有する絶縁膜がこの順に積層され、前記各バスバーと前記金属膜とが接続された防水シートと、前記セル集積体、前記バスバー及び前記防水シート上に設けられ、前記各第１開口部の上方に、前記第１開口部より大きい第２開口部を有する充填層と、前記充填層上に設けられ、前記各第１開口部の上方に、前記第１開口部より大きい第３開口部を有する保護層と、一端が前記第１開口部に露出した前記金属膜に接続され、他端が前記第３開口部から引き出される一対の電極と、該各電極に接続された一対の出力ケーブルと、中途にバイパスダイオードを有し、前記一対の出力ケーブル間を接続するバイパスケーブルと、前記第３開口部から引き出された電極を囲むように前記保護層の上に接着して設けられた端子箱と、が備えられている。

本発明によれば、金属膜及び第１開口部を有する絶縁膜がこの順に積層された防水シートは、バスバー上に設けられ、かつ、充填層に設けられた第２開口部と保護層に設けられた第３開口部は第１開口部の上方に設けられているので、バスバー、金属膜、第１開口部と第２開口部及び第３開口部はバスバーの面、すなわち、太陽電池の複数のセルを直列接合するように集積させたセル集積体（太陽電池モジュール）の面に対して交差する方向（上方）に積み重ねられている。
金属膜はバスバーに電気的に接続されている。
電極は一端が第１開口部に露出した金属膜に電気的に接続され、他端が第３開口部から引き出されているので、電極は金属膜から上方に延設されることになる。このため、電極はセル集積体の上に敷設されることはないので、電極とセル集積体との間の絶縁構造を不要とすることができる。従って、太陽電池パネルの構造が簡単となるので、その製造を容易とし、コストを低減することができる。
また、太陽電池パネル（セル集積体）が荷重を受けてたわんだとしても、そのたわみが大きく電極に作用しないので、電極に引っ張り荷重がかかり、断線等が発生する恐れを抑制することができる。従って、耐久性が高く、高い信頼性を維持することができる。

この太陽電池パネルは、例えば、湿分透過性の十分に低い金属箔を挟み込んだ保護層によって例えばセル集積体へ湿分（水分）の浸入（浸水）が十分に保護されている。保護層には第３開口部が備えられているので、ここを通って湿分（水分）が浸入（浸水）する可能性がある。
この浸水は、防水シートの第１開口部を通って内部に入ろうとするが、第１開口部を有する絶縁層の下方に絶縁層と接着して設けられる防水シートの金属膜によって移動が制限されるので、バスバーへの浸水、すなわち、太陽電池パネルの内部への浸水を防止することができる。また、防水シートの絶縁膜と充填層との界面および充填層と保護層との界面は、これらが一般的に樹脂製であるので、接着が強固で湿分（水分）がそれらの界面に浸入し難くなっている。
また、端子箱が第３開口部から引き出された電極を囲むように保護層の上に設けられて保護層に接着されているので、湿分（水分）の電極への浸入を一層防止することができる。
なお、端子箱は、一対の電極を一緒に囲うようにされてもよいし、個々に囲うようにされてもよい。
従って、耐候性が高く、高い信頼性を維持することができる。

そして、絶縁膜の第１開口部は、充填層の第２開口部及び保護層の第３開口部よりも大きさが小さいので、第１開口部を通る電極は絶縁膜に接触することはあっても充填層及び保護層から離隔させることができる。これにより、電極は、防水シートの絶縁層によって充填層及び保護層に接触することを防止できる。一般に保護層は、例えば湿分透過性の十分に低い金属箔を挟み込んだ構造になっているので、電極は保護層中の、金属箔から絶縁することができる。これにより、一対の電極どうしが短絡することを防止できる。
また、バスバーは導電性ペースト又ははんだで形成されているので、バスバーはセル集積体の上に直接形成されている。このため、例えばスバーの位置に湿分（水分）が浸入したとしても、バスバーの下に空間が無いので、湿分（水分）が広範囲に広がることはなく、その影響を大幅に抑制することができる。

例えば、複数の太陽電池パネルが直列接続されている場合、一部の太陽電池パネルが影に入ると、当該太陽電池パネルは発電しないので、大きな抵抗となり電気出力が大幅に低下することになる。
本発明では、中途にバイパスダイオードを有し、一対の出力ケーブル間を電気的に接続するバイパスケーブルが設けられているので、影に入り大きな抵抗となった太陽電池パネルでは、電気が比較的小抵抗のバイパスケーブルを通って一対の出力ケーブル間を流れる。このように、影に入って大きな抵抗となる太陽電池パネルで、より抵抗の小さいバイパスケーブルを通って電気を流すことができるので、電気出力の低下を抑制することができ、安定した、すなわち、高い信頼性を持った発電を行うことができる。
なお、太陽電池パネルのたわみに影響されず、断線等が発生する恐れを抑制することができるので、バイパスケーブルは、保護層から離隔するように設置するのが好適である。

上記発明では、前記端子箱は、前記各電極に対応して一対配置され、前記バイパスダイオードは、該一対の端子箱のいずれか一方の端子箱内に装着されていてもよい。
上記発明では、前記端子箱は、前記各電極に対応して一対配置され、前記バイパスダイオードは、該一対の端子箱の中間位置に装着されていてもよい。
バイパスダイオードを一対の端子箱の中間位置に装着する場合、安全性を高めるため、バイパスダイオードは周囲を樹脂で覆ったバイパスブロックとするのが好適である。

本発明にかかる太陽電池パネルでは、前記バイパスダイオードは、前記保護層から離隔するように装着されているのが好適である。
このようにすると、バイパスケーブルを電気が流れる際、バイパスダイオードが発熱するが、この熱量を効果的に発散させることができる。

本発明の太陽電池パネルによれば、電極はセル集積体の上に敷設されることはないので、電極とセル集積体との間の絶縁構造を不要とすることができる。従って、太陽電池パネルの構造が簡単となるので、その製造を容易とし、コストを低減することができる。
太陽電池パネル（セル集積体）が荷重を受けてたわんだとしても、そのたわみが大きく電極に作用しないので、電極に引っ張り荷重がかかり、断線等が発生する恐れを抑制することができ、耐久性が高く、高い信頼性を維持することができる。
防水シートの第１開口部を通って内部に入る浸水は、第１開口部を有する絶縁層の下方に設けられる防水シートの金属膜によって移動が制限されるので、バスバーへの浸水、すなわち、太陽電池パネルの内部への浸水を防止することができる。
バスバーは導電性ペースト又ははんだで形成されているので、例えばスバーの位置に湿分（水分）が浸入したとしても、それが広範囲に広がることはなく、その影響を大幅に抑制することができる。
中途にバイパスダイオードを有し、一対の出力ケーブル間を電気的に接続するバイパスケーブルが設けられているので、例えば、直流接続された太陽電池パネルで一部の太陽電池パネルが影に入った場合でも、電気出力の低下を抑制することができ、安定した、すなわち、高い信頼性を持った発電を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池パネルの構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る防水シートの構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池パネルの透明性基板上の構成を示す上面図である。 本発明の一実施形態に係るパッド部の周辺の構成を示す上面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池パネルの裏面側の構成を示す下面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池パネルの横断面構造を示す断面図である。 図６の一部を拡大して示す部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池パネルの製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池パネルの別の実施態様の裏面側の構成を示す下面図である。 図９に係る太陽電池パネルの横断面構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池パネルの別の実施態様の裏面側の構成を示す下面図である。 図１１に係る太陽電池パネルの横断面構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池パネルの別の実施態様の裏面側の構成を示す下面図である。 図１３に係る太陽電池パネルの横断面構造を示す断面図である。 特開２００４−１４６６９７号公報の薄膜太陽電池の構成を示す模式図である。

以下、本発明の太陽電池パネル及び太陽電池パネルの製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの構成を示す模式図である。
この太陽電池パネル１０は、透光性基板１と、セル集積体２と、バスバー５と、防水シート６と、充填層３と、保護層４と、電極８と端子箱９とを具備する。
太陽電池パネル１０は、これらの各構成が、破線又は鎖線で示される位置関係で結合した構成を有している。

透光性基板１は、太陽電池の複数のセルを直列接合するように集積させたセル集積体２が形成される基板であり、ガラス基板に例示される。ガラス基板としては、例えば、ソーダフロートガラス基板（例示として、１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：３．５〜４．５ｍｍ）を使用する。透光性基板１の端面は熱応力や衝撃などによる破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。

セル集積体２（太陽電池モジュール）は、透光性基板１上に太陽電池の複数の各セルどうしが直列接合するように集積されている。セル集積体２の両端部分には、透明電極層に導通するプラス集電セルと、裏面電極層に導通するマイナス集電セルとが設けられている。プラス集電セルおよびマイナス集電セルには、バスバー５が接続されよように設けられている。太陽電池のセルは、透光性基板１の側から透明電極層、光電変換層、及び裏面電極層がこの順に積層された構造を有し、各セルは互いに直列に電気的に接続されている。
その太陽電池としては、単層アモルファスシリコン薄膜太陽電池や、微結晶シリコンをはじめとする結晶質シリコン太陽電池や、シリコンゲルマニウム太陽電池や、アモルファスシリコン太陽電池と結晶質シリコン太陽電池やシリコンゲルマニウム太陽電池とを各１〜複数層に積層させた多接合型（タンデム型）太陽電池のような他の種類の薄膜太陽電池である。また太陽電池は、金属基板などのような非透光性基板上に製造された、基板とは反対の側から光が入射するタイプの太陽電池であってもよい。

バスバー５は、透光性基板１上において、セル集積体２を挟むように、その両端部分に設けられていて、セル集積体２で発電された電力の集電に用いられる。
一方のバスバー５はプラス極として、他方のバスバー５はマイナス極としてそれぞれ機能する。例えば、セル集積体２の複数の太陽電池のセルが直列接続されている場合、その直列接続のプラス極は一方のバスバー５に、マイナス極は他方のバスバー５にそれぞれ電気的に接続されている。

バスバー５は、導電性ペーストやはんだのような導電性を有し接着効果を有する材料を用いて形成される。
導電性ペーストを用いる場合、スクリーン印刷やインクジェット印刷やディスペンサ塗布等で導電性ペーストを塗布し、所定の温度で焼成（乾燥）することで、バスバー５を形成することができる。
例えば導電性ペーストを２５μｍ程度塗布した場合、熱処理により１５〜２０μｍの膜厚となる。図１５に示す従来技術では、これら導電性ペーストによりバスバーを形成することの信頼性が不明なため、金属箔バスバーの点付けで電気的に接続するとともに固定用に使用していた。
しかし、本発明者による長期信頼性試験の結果、導電性ペーストそのものをバスバー５として使用することが可能であることが判明し、今回使用することとした。導電性ペーストとしては、以下のものを使用することができる。

（１）低温型
低温型とは、比較的低温で形成される光電変換層の形成温度（例示：２５０℃〜３００℃）以下の低い温度で形成される（処理が必要である）ということを示す。そのようなものとして、Ａｇ粒子と低温型の樹脂とを材料として含む導電性ペーストがある。その導電性ペーストは、例えば、裏面電極層（例示：Ｔｉ膜）の上に形成される。

この低温型の導電性ペーストを用いることで、太陽電池を構成する光電変換層の各膜に影響を与えない温度範囲で導電性ペーストの熱処理ができる。
それにより、その熱処理を光電変換層を形成した後において行うこともできる。例えば、その熱処理を後工程であるアニールやラミネートの工程に併せて行うことができ、その場合、工程を簡略化することができる。

（２）高温型
高温型とは、比較的低温で形成される光電変換層の形成温度（例示：２５０℃〜３００℃）よりも高い温度で形成される（処理が必要である）ということを示す。
そのようなものとして、Ａｇ（銀）粒子と高温型のガラス粉とを材料として含む導電性ペーストがある。その導電性ペーストは、例えば、光電変換層を形成前の透光性基板１（例示：ガラス基板）の上や透明導電層（例示：酸化錫膜）の上に形成する。光電変換層の各膜に影響を与える温度範囲での熱処理が必要であるためである。

この高温型の導電性ペーストを用いることで、低温型の導電性ペーストを用いる場合と比較して、バスバー５の導電率を高く、膜厚を薄く、幅を狭く形成することができる。
それにより、Ａｇの使用量を削減でき、コストを低く抑えることができる。さらに、バスバー５の幅が狭くなることで、セル集積体２の面積を広くすることが出来、有効発電面積を相対的に広く取ることができる。

一方、はんだを用いる場合、比較的低温で形成でき、光電変換層の形成温度（例示：２５０℃〜３００℃）以下の低い温度で形成する（処理が必要である）ことができる。
そのようなものとして、ガラス、セラミックス、酸化物に直接はんだ付け可能なはんだを用いる。例えば、Ｚｎ等の微量元素を含むＰｂ−Ｓｎ系はんだ（黒田テクノ株式会社製、商品名「セラソルザ」）である。そのはんだを連続供給しながら超音波を併用したコテで、例えば透明導電層（例示：酸化錫膜）上や裏面電極層（例示：Ｔｉ膜）上にバスバー５としてのはんだの連続体を形成する（超音波はんだ付け法）。

このはんだを用いることで、太陽電池を構成する光電変換層の各膜に影響を与えない温度範囲ではんだ付けをすることができる。
それにより、はんだ付けを光電変換層を形成した後において行うこともできる。上記超音波はんだ付け法により、バスバー５の所望の導電率に応じて、厚塗りすることも可能である。

このバスバー５の構造では、導電性ペーストやはんだがバスバーそのものとなる。そのため、図１５に示すバスバー１０５（例示：銅箔）とセル層１０２との間の空間（隙間）が、このバスバー５では無くなる。その結果、何らかの要因で太陽電池パネル１の周囲などから湿分（水分）が浸入した場合でも、そのような空間を介して湿分（水分）がバスバー５周辺に凝縮して広がることを抑制することができる。それにより、湿分（水分）の浸入したときの影響を抑制することが可能となる。

バスバー５は、パッド部５ａと、枝部５ｂと備える。パッド部５ａは、略矩形形状を有し、バスバー５の長手方向（透光性基板１の長辺に沿う方向）の略中央部に設けられている。また、太陽電池パネル１どうしの接続配線の作業面や、固定架台への設置形態での作業面から、バスバー５の長手方向の片側に設ける場合もある。
パッド部５ａは集電された電力が取り出されるパッドとしての機能を有する。
ただし、その形状は矩形に限定されるものではなく、円形や楕円形や多角形であってもよい。枝部５ｂは、それぞれ一端をパッド部５ａに電気的に接続され、パッド部５ａから透光性基板１の長辺に沿って延伸している。
電力を取り出すパッド部５ａをバスバー５の略中央部にすることにより、各枝部５ｂの距離を全て同等に短くすることができる。それにより、枝部５ｂを流れる電流は各枝部５ｂに等分に分割され、過度に多く電流が流れる箇所がなくなるので、枝部５ｂの幅を小さく抑えることができる。すなわち、セル集積体２の面積を広く取ることができる。
なお、パッド部５ａの大きさは、例えば、１．１ｍ×１．４ｍの基板上に設けられた薄膜系太陽電池の場合、約３０ｍｍ〜５０ｍｍ角の略矩形形状とすることができる。

枝部５ｂは、パッド部５ａと接続する側の部分（枝部５ｂの根元）の太さが、その反対側の部分（枝部５ｂの先端）の太さよりも太い。
パッド部５ａに近い側の枝部５ｂほど流れる電流の大きさが大きい、すなわち電流量が大きくなる。そのため、パッド部５ａに近い側の枝部５ｂを相対的に太くして、その抵抗を小さくすることで、枝部５ｂでの損失をできるだけ抑える必要があるからである。
枝部５ｂにおけるパッド部５ａと接続する側は、例えば、１．１ｍ×１．４ｍの基板上に設けられた薄膜系太陽電池の場合、幅約２０ｍｍとすることができる。枝部５ｂの先端は幅約１ｍｍとすることができる。

図３は、本実施の形態に係る太陽電池パネル１０の基板１上の構成を示す上面図である。図４は、本実施形態に係るパッド部５ａの周辺の構成を示す上面図である。
セル集積体２とバスバー５を囲む周辺領域９４は、充填層３や保護層４との接着力を高めるために、透光性基板１が露出している。セル集積体２の複数の太陽電池セル２ａは電気的に直列に接続され、その一方の極がバスバー５の枝部５ｂに電気的に接続されている。バスバー５のパッド部５ａとセル集積体２との境界には、レーザエッチング等で太陽電池のセルを構成する膜が除去された絶縁溝１１が形成され、パッド部５ａと太陽電池セル２ａとは絶縁されている。この場合、パッド部５ａ及び絶縁溝１１の部分の領域は、太陽電池セル２ａ用として利用することができない。端子箱９（図３に一点鎖線で表示）は、パッド部５ａの上方に配置される。

パッド部５ａは一部が通常の発電部に位置するようになることから、発電出力への影響が全くないわけではない。しかしながら、前述の現実的な基板寸法（例示：１．１ｍ×１．４ｍ）及びパッド部５ａ寸法（例示：４ｃｍ角）では、透光性基板１上に形成された短冊状のセルの約３％に、約３％程度の電流低下を及ぼすのみである。影響を受ける約３％のセルは、残り約９７％のセルの最適発電状態で発電されるため、電力低下としては４％程度となる。従って、太陽電池パネル全体としては、約９７％＋約３％×０．９６＝９９．９％であり、全体への影響は０．１％程度である。

防水シート６は、バスバー５のパッド部５ａ上に配置されている。この防水シート６は、バスバー５（パッド部５ａ）への湿分（水分）の浸入を防止する機能と、パッド部５ａの電力を取り出す端子としての機能がある。さらに、一般に保護層４は、例えば湿分透過性の十分に低い金属箔を挟み込んだ構造になっているので、電極８を保護層４中の金属箔から絶縁する機能とを兼用する。
防水シート６の大きさは、例えば、１．１ｍ×１．４ｍの基板上に設けられた薄膜系太陽電池の場合、約３０ｍｍ〜５０ｍｍ角の略矩形形状とすることができる。好ましくは、約４０ｍｍ角の矩形である。
ただし、形状は矩形に限定されるものではなく、パッド部５ａを覆うことが出来れば、円形や楕円形や多角形であってもよい。図２は、本実施形態に係る防水シート６の構成を示す模式図である。防水シート６は、金属膜２３と絶縁膜２１とが接着膜２２により接着された構成を有している。

金属膜２３は、パッド部５ａを覆うような形状を有する金属の膜（薄い板）であり、銅箔のような薄い金属板が例示される。
金属膜２３は、パッド部５ａに電気的に接続されていて、保護層４の開口部（第３開口部）４ａや充填層３の開口部（第２開口部）３ａからパッド部５ａへ湿分（水分）が浸入することを阻止する金属層としての機能と、パッド部５ａに集められた電力を取り出す端子としての機能とを兼用する。バスバー５およびパッド部５ａを、例えば低温型の導電性ペーストを用いて形成する場合に、導電性ペーストの熱処理とともに金属膜２３を電気的に接続することができる。バスバー５を形成後に、導電性ペーストやはんだ等を用いて、金属膜２３をパッド部５ａに電気的に接続してもよい。
絶縁膜２１は、金属膜２３を覆うような形状を有する絶縁性の膜であり、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）シートのような絶縁シートが例示される。

一般に保護層４は、例えば湿分透過性の十分に低い金属箔を挟み込んだ構造になっているので、絶縁膜２１は、電極８及び金属膜２３を保護層４中の金属箔から絶縁する機能を有する。絶縁膜２１は、金属膜２３に接着膜２２により接着し、その略中央部に金属膜３２が露出するように設けられた開口部（第１開口部）２１ａを有する。この開口部２１ａの大きさは、保護層４の開口部４ａよりも小さい。すなわち、電力を取り出す電極８が、金属膜２３に電気的に接続され、開口部４ａよりも小さい開口部２１ａを通ることにより、保護層４の金属箔（後述する、例えばＡｌ箔）に電極８が接触することを防止することができると共に、保護層４の金属箔に金属膜２３が接触することを防止することができる。
開口部２１ａの形状は、図のような矩形に限定されるものではなく、充填層３の開口部３ａより小さければ、円形や楕円形や多角形であってもよい。

接着膜２２は、金属膜２３と絶縁膜２１とを接着する接着材や接着機能を有する。膜状でなく塗布された接着剤であってもよい。
接着膜２２は、開口部２１ａと同じ形状の開口部２２ａを有し、金属箔と樹脂シートを接着可能な接着剤やＥＶＡが例示される。
また、絶縁膜２１と接着膜２２の両方の機能を有するポリイミドペーストのような材料を使用することもできる。

図３に示されるように、充填層３は、セル集積体２、バスバー５及び防水シート６上に設けられている。充填層３は、例えばＥＶＡシートが用いられる。
充填層３は、セル集積体２、バスバー５及び防水シート６と保護層４との間に空間が発生することを防止する。そのような空間は、湿分（水分）の浸入を許す虞があり好ましくないからである。
充填層３は、防水シート６上に、開口部３ａを有する。開口部３ａは、絶縁膜２１の開口部２１ａが露出し、防水シート６の辺縁が露出しないように設けられている。これにより、金属膜２３に電気的に接続された電極８は充填層３に接触せずに開口部３ａを貫通し、防水シート６の端はいずれも開口部３ａ内に現れない。

開口部３ａの形状は図のような矩形に限定されるものではなく、円形や楕円形や多角形であってもよい。
ただし、充填層３と防水シート６との接触部分は湿分（水分）の浸入経路になるので、充填層３と防水シート６との接着力に応じて、十分な接触距離を確保できるような形状とする。すなわち、接触距離として、開口部３ａから浸入した湿分（水分）が充填層３と防水シート６との接触部分（界面）を移動しても、防水シート６の端部までに到達できないほど十分な距離とする。
そのような接触距離は、図１５の従来技術に比較して短くすることができる。本実施形態では、充填層３としてＥＶＡを用い、絶縁膜２１としてＰＥＴを用いることで、両者の接着力は比較的強いので、図１５の充填層１０３と電極１０７との界面の場合のように接着距離を大きくするというは必要ない。すなわち、防水シートを比較的小さく（例示：４ｃｍ角）作ることができる。

保護層４は、充填層３上に設けられている。保護層４としては、防水防湿効果が高い、例えば、３層構造のＰＡＰ（ＰＥＴシート／ＡＬ箔／ＰＥＴシート）シートが用いられる。
保護層４は、セル集積体２等の下方への湿分（水分）の浸入を防止する。
保護層４は、開口部３ａに対応する位置に、開口部３ａと概ね重なるように開口部４ａを有する。これにより、金属膜２３に電気的に接続された電極８は保護層４に接触せずに開口部４ａを貫通する。

このように、防水シート６は、バスバー５のパッド部５ａ上に設けられ、かつ、充填層３の開口部３ａおよび保護層４の開口部４ａは絶縁膜２１の開口部２１ａの上方に設けられているので、パッド部５ａ、金属膜２３、開口部２１ａ、開口部３ａ及び開口部４ａはバスバー５の面、すなわち、セル集積体２の面に対して交差する方向（上方）に積み重ねられていることになる。

電極８は、上述の低温型の導電性ペーストやはんだ等の接着用材料７を用いて、一端が開口部２１ａに露出した金属膜２３に電気的に接続され、他端が開口部４ａから引き出される。言い換えると、電極８は、金属膜２３から上方に延設されることになる。
このため、電極８はセル集積体２の上に敷設されることはないので、電極８とセル集積体２との間の絶縁構造を不要とすることができる。従って、太陽電池パネル１０の構造が簡単となるので、その製造を容易とし、コストを低減することができる。

このように、電極８はセル集積体２に沿って固定されていないので、太陽電池パネル１０が荷重を受けてセル集積体２がたわんだとしても、そのたわみが大きく電極８に影響しない。このため、太陽電池パネル１０が加重を受けても電極８に大きな引っ張り荷重がかかることがないので、電極８が断線する事態等が発生する恐れを抑制することができる。
従って、太陽電池パネル１０は、耐久性が高く、高い信頼性を維持することができる。

電極８は、絶縁膜２１の開口部２１ａにより位置を制限されているので、充填層３の開口部３ａや保護層４の開口部４ａの縁に接触することはない。言い換えると、絶縁膜２１の開口部２１ａは、充填層３の開口部３ａ及び保護層４の開口部４ａよりも大きさが小さいので、開口部２１ａを通る電極８は絶縁膜２１に接触することはあっても充填層３及び保護層４から離隔させることができる。
このように、電極８は、防水シート６の絶縁膜２１によって充填層３及び保護層４に接触することを防止できるので、電極８は保護層４の金属箔（ＡＬ箔）から絶縁することができる。すなわち、プラスとマイナスの端子となる一対の電極８は保護層４の金属箔（ＡＬ箔）を介して短絡することはない。

図５及び図６に示されるように、端子箱９は、それぞれ保護層４の開口部４ａ及び電極８を囲むように配置され、保護層４に接着されている。このように、端子箱９が開口部４ａ及び電極を囲むように保護層４の上に設けられているので、湿分（水分）の電極８への浸入を一層防止することができる。これにより、太陽電池パネル１０は、耐候性が一層高くなり、高い信頼性を維持することができる。

太陽電池パネル１０の電極８には、正（＋）電極８ａと負（−）電極８ｂとがある。正電極８ａを囲う端子箱９を正極端子箱９ａと称し、負電極８ｂを囲う端子箱９を負極端子箱９ｂと称することもある。
各端子箱９では、正出力ケーブル（出力ケーブル）１２ａは正電極８ａと、負出力ケーブル（出力ケーブル）１２ｂは負電極８ｂと、それぞれはんだ等で電気的に接続されている。正出力ケーブル１２ａおよび負出力ケーブル１２ｂを総称して出力ケーブル１２と称することもある。
正電極８ａ（正出力ケーブル１２ａ）と負電極８ｂ（負出力ケーブル１２ｂ）とを電気的に接続するバイパスケーブル１３が設けられている。

バイパスケーブル１３は、表面が被覆されたケーブルであり、図６及び図７に示されるように、保護層４から間隔を空け、かつ、長さ方向に伸縮可能なように、例えばたわみ部分を設けて取り付けられている。
バイパスケーブル１３の正極端子箱９ａの内部に位置する部分には、バイパスダイオード１４が介装されている。したがって、バイパスダイオード１４は、取付具１５によって保護層４から間隔を空けて配置されている。
バイパスダイオード１４を有するバイパスケーブル１３は、セル集積体２が発電していない場合に、抵抗の大きなセル集積体をバイパスして負出力ケーブル１２ｂから正出力ケーブル１２ａに直接電気を流す機能を有している。

このようにバイパスケーブル１３およびバイパスダイオード１４は保護層４から間隔を空けて配置されているので、バイパスケーブル１３を電気が流れる際、バイパスダイオード１４が発熱するが、この熱量を効果的に発散させることができる。
なお、端子箱９は、例えば、内部を例えばシリコン系材料による封止剤（ポッティング剤）で充填されて密閉・封入されるようにしてもよい。このようにすると、露出している防水シート６の金属膜２３（電極８と金属膜２３との接合部を含む）は封止剤でさらに保護されることになる。

本実施形態では、バイパスダイオード１４が、正極端子箱９ａに配置されているが、これに限定されるものではない。
例えば、図９及び図１０に示されるように、バイパスダイオード１４は負極端子箱９ｂ内に配置するようにしてもよい。
また、例えば、図１１及び図１２に示されるように、バイパスダイオード１４は、正極端子箱９ａと負極端子箱９ｂの中間位置に配置するようにしてもよい。このようにすると、バイパスダイオード１４は、端子箱９に囲われていないので、一層放熱効果が向上する。放熱効果が向上すると、バイパスダイオード１４の容量を小さくすることができる。
この場合、安全性を高めるため、バイパスダイオード１４は周囲を樹脂で覆ったバイパスブロック１６とするのが好適である。

さらに、図１３および図１４に示されるように、１個の端子箱９が、正電極８ａ、負電極８ｂおよび一対の開口部４ａを囲むように設けられるようにしてもよい。
このようにすると、１個の端子箱９を取り付けるだけでいいので、施工工数が少なくなり、製造コストが安価となる。

以上のように、構成された太陽電池パネル１０は、大電力を得るために、複数の太陽電池パネル１０が直列に接続されたストリングスとして用いられることが多い。
このように、複数の太陽電池パネル１０が直列接続されている場合、一部の太陽電池パネル１０が、例えば影に入ると、当該太陽電池パネル１０は発電しないので、大きな抵抗となりストリングスの電気出力が大幅に低下することになる。

本実施形態では、正出力ケーブル１２ａと負出力ケーブル１２ｂとの間にバイパスダイオード１４を有するバイパスケーブル１３が設けられているので、影に入り大きな抵抗となった太陽電池パネル１０では、電気が抵抗の大きなセル集積体２をバイパスして比較的小抵抗のバイパスケーブル１３を通って負出力ケーブル１２ｂから正出力ケーブル１２ａに流れる。
このように、影に入って大きな抵抗となる太陽電池パネル１０で、より抵抗の小さいバイパスケーブル１３を通って電気を流すことができるので、ストリングスの電気出力の低下を抑制することができ、安定した、すなわち、高い信頼性を持った発電を行うことができる。

なお、薄膜シリコン系太陽電池は、各セルを短冊状に分離し直列集積するために、結晶系太陽電池パネルに比べて、電流値は小さく数アンペアである。そのためバイパスダイオード１４は小さな容量で良く、バイパスケーブル１３は小容量タイプで十分であるため、出力ケーブル１２と同等もしくはそれ以下の要領のケーブルによりパネル外側で簡易に接続することが可能である。
また、複数のストリングスが並列に接続されている場合、バイパスダイオード１４が動作する場合、その系統内の他のストリングスは、影のない他のストリングスの太陽電池パネル１０より高い電圧で運転されるため、電流は小さくなる。

次に、本実施の形態に係る太陽電池パネルの製造方法について説明する。図８は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの製造方法の一例を示す断面図である。図８は、図３のＡ−Ａ断面を示している。

図８（ａ）に示されるように、まず、透光性基板１上にセル集積体２（太陽電池モジュール）を形成する。
すなわち、まず、透光性基板１上に透明電極層８２（例示：酸化錫膜）を製膜する。その後、透明電極層８２にレーザエッチングで溝９０を形成する。これにより、透明電極層８２が短冊状に分離される。
次に、透明導電層８２上に光電変換層８３を製膜する。光電変換層８３は、単層アモルファスシリコンや、微結晶シリコンをはじめとする結晶質シリコンや、シリコンゲルマニウムや、アモルファスシリコンと結晶質シリコンやシリコンゲルマニウムの多接合型（タンデム型）などである。
その後、光電変換層８３にレーザエッチングで溝９１を形成する。これにより、光電変換層８３が透明電極層８２のエッチング位置と少しずらした位置で短冊状に分離される。

続いて、光電変換層８３上に裏面電極層８４（Ａｇ膜とＴｉ膜との積層膜）を製膜する。
その後、裏面電極層８４にレーザエッチングで溝９２を形成する。これにより、裏面電極層８４及び光電変換層８３が更にエッチング位置をずらした位置で短冊状に分離される。
そして、透明電極層８２、光電変換層８３、及び裏面電極層８４による太陽電池セル２ａが形成される。この場合、複数の太陽電池セル２ａは直列に接続されて、セル集積体２を形成している。
そして、太陽電池セル２ａの長手方向と略垂直な方向の端において、透光性基板１の対向する二辺に平行に、裏面電極層８４、光電変換層８３及び透明導電層８２をレーザエッチングして、絶縁溝（図示されず）を形成する。これにより、セル集積体２の対向する二辺の絶縁が行われる。

続いて、図８（ｂ）に示されるように、バスバー５のパッド部５ａ周りの絶縁溝１１をレーザエッチングで形成する。
その後、透光性基板１の周辺領域９４の裏面電極層８４、光電変換層８３及び透明導電層８２をサンドブラスト法やレーザエッチング法により除去する。
次に、図８（ｃ）に示されるように、セル集積体２の両端部に位置する両極の集電セルにバスバー５を上記の低温型導電性ペースト又ははんだで形成する。
低温型導電性ペーストでバスバー５を形成する場合、まず、その導電性ペーストを例えばスクリーン印刷法により塗布する。その熱処理はラミネートの工程の熱処理に併せて行われる。
はんだでバスバー５を形成する場合、超音波はんだ付け法により行う。

次に、図１に示されるように、バスバー５のパッド部５ａ上に防水シート６を配置（形成）する。
防水シート６は、上述のように、金属膜２３と絶縁膜２１とがこの順に接着（積層）されている。
その後、セル集積体２、バスバー５、及び防水シート６上に、充填層３と保護層４とをこの順に配置してラミネーションする（ラミネートの工程）。それにより、防水シート６、充填層３、及び保護層４が、セル集積体２、バスバー５を有する透光性基板１に接着される。
続いて、電極８の一端を金属膜２３に上記の低温型導電性ペースト又ははんだを用いて電気的に接続する。そのとき、他端を絶縁膜２１の開口部２１ａ及び充填層３の開口部３ａを介して保護膜４の開口部４ａから引き出すようにする。

その後、保護膜４上に端子箱９が取付けられる。そのとき、出力ケーブル１２（正出力ケーブル１２ａ及び負出力ケーブル１２ｂ）と電極８（正電極８ａ及び負電極８ｂ）とが電気的に接続される。次いで、正電極８ａと負電極８ｂとの間にバイパスダイオード１４を具備したバイパスケーブル１３が取り付けられる。
その後、端子箱９は、封止剤（ポッティング剤）で充填されて密閉・封入される。
ここで、セル集積体２の両極に対応する正極端子箱９ａ及び負極端子箱９ｂの各々について、その取り付け、出力ケーブル１２と電極８との接続、バイパスケーブル１３の取り付け、封止剤の封入は、いずれも組立用自動機械により一度に行うことができる。
したがって、端子箱９が増えても製造工程上余計な工数はかからない。以上により、太陽電池パネル１０が製造される。

なお、本実施形態では、バスバー５は裏面電極層８４上に形成されているが、これに限定されず、本発明はバスバー５を透明導電層８２上に形成する場合、あるいはバスバー５を透光性基板１上に形成する場合にも適用できる。

なお、本発明は上記実施形態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内において適宜変更することができる。
例えば、本実施形態ではバスバー５は、導電性ペーストやはんだのような導電性を有し接着効果を有する材料を用いて形成されているが、これに限定されない。
例えば、バスバー５は、セル集積体２に金属箔を接着剤によって貼付し、この金属箔の一部が接着剤を貫通してセル集積体２に接触する構成としてもよい。この場合、金属膜２３はバスバー５と半田や導電性ペースト等にて電気的に接続される必要がある。
このような実施形態では、バスバー５となる金属箔の一部は、接着剤層を貫通してセル集積体２に接触するので、電気的な接続が確実に行える上、それ以外の部分は接着剤がバスバー５とセル集積体２の間を埋めるため、例えばスバー５の位置に湿分（水分）が浸入したとしても、それがセル集積体２に侵入して湿分（水分）が広範囲に広がることはなく、その影響を大幅に抑制することができる。

１ 透光性基板
２ セル集積体
３ 充填層
３ａ 開口部
４ 保護層
４ａ 開口部
５ バスバー
５ａ パッド部
５ｂ 枝部
６ 防水シート
８ 電極
８ａ 正電極
８ｂ 負電極
９ 端子箱
９ａ 正極端子箱
９ｂ 負極端子箱
１０ 太陽電池パネル
１２ａ 正出力ケーブル
１２ｂ 負出力ケーブル
１３ バイパスケーブル
１４ バイパスダイオード
２１ 絶縁膜
２１ａ 開口部
２２ 接着膜
２２ａ 開口部
２３ 金属膜

Claims (4)

1. 電気を生成するセル集積体の両極のそれぞれに設けられている一対のバスバーと、
   前記各バスバー上に、それぞれ金属膜及び第１開口部を有する絶縁膜がこの順に積層され、前記各バスバーと前記金属膜とが接続された防水シートと、
   前記セル集積体、前記バスバー及び前記防水シート上に設けられ、前記各第１開口部の上方に、前記第１開口部より大きい第２開口部を有する充填層と、
   前記充填層上に設けられ、前記各第１開口部の上方に、前記第１開口部より大きい第３開口部を有する保護層と、
   一端が前記第１開口部に露出した前記金属膜に接続され、他端が前記第２開口部から引き出される一対の電極と、
   該各電極に接続された一対の出力ケーブルと、
   中途にバイパスダイオードを有し、前記一対の出力ケーブル間を接続するバイパスケーブルと、
   前記第３開口部から引き出された電極を囲むように前記保護層の上に接着して設けられた端子箱と、が備えられている、太陽電池パネル。
2. 前記端子箱は、前記各電極に対応して一対配置され、
   前記バイパスダイオードは、該一対の端子箱のいずれか一方の端子箱内に装着されている
   請求項１に記載の太陽電池パネル。
3. 前記端子箱は、前記各電極に対応して一対配置され、
   前記バイパスダイオードは、該一対の端子箱の中間位置に装着されている
   請求項１に記載の太陽電池パネル。
4. 前記バイパスダイオードは、前記保護層から離隔するように装着されている
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。
   

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