JP2010238927A - 太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび太陽電池システム - Google Patents

太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび太陽電池システム Download PDF

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Abstract

【課題】製造歩留まりが改善可能な太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび太陽電池システムを提供する。
【解決手段】集電電極部４０a、４０a、・・・とこの集電電極部と接続されたＮ本の非直線状の線状電極４０ｂ、４０ｂを有する表面電極４０と、半導体基板と、集電電極部４１a、４１a、・・・とこの集電電極部と接続されたＮ本の非直線状の線状電極４１ｂ、４１ｂを有する裏面電極４１をこの順に備えた太陽電池セルであって、表面電極４０の非直線状の線状電極４０ｂと裏面電極４１の非直線状の線状電極４１ｂは、光電変換部を介して対向配置されると共に、表面側から垂直方向に見た場合、形状が異なると共に交わる部分を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび太陽電池システムに関する。
太陽電池セルを備えた太陽電池システムは、太陽からの光を電気に変換することから新しいエネルギー変換システムとして期待されており、近年においては一般家庭用の電源や大規模発電プラントとしても利用が盛んに進められつつある。
このような状況下の中、現在、太陽電池システムのより一層の普及のために、低コスト化の研究開発が盛んに行われている。
従来の太陽電池システムは、例えば、一又は複数の太陽電池モジュールからなり、該太陽電池モジュールは電気的に直列接続してなる複数の太陽電池セルを有している。
従来の太陽電池モジュールにおいては、一般に、隣り合う太陽電池セルの一方の太陽電池セルの表面電極と他方の太陽電池セルの裏面電極との間は銅箔等の導電性接続部材により半田等を介して接続されている。
当該太陽電池セルにおいては、例えば、表面電極は、太陽電池セルの表面（半導体基板の上面上）の略全面の領域内に形成される複数本の幅狭の電極であるフィンガー電極と、このフィンガー電極と接続された幅広のバスバー電極で構成されており、また上記裏面電極は、太陽電池セルの裏面（半導体基板の下面上）の略全面の領域内に形成される複数本の幅狭の電極であるフィンガー電極と、このフィンガー電極と接続された幅広のバスバー電極で構成されるものや前記略全面上全体を金属膜が形成された構成のもがある。特に両面受光型の太陽電池セルの場合、上述のフィンガー電極及びバスバー電極で構成されるものを採用する場合がある。
また、最近、太陽電池モジュール中の隣り合う太陽電池セルの一方の太陽電池セルの表面電極と他方の太陽電池セルの裏面電極との間と銅箔等の導電性接続部材の接続を樹脂からなる導電性接着剤で行うことも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−1４７５６７号公報
しかしながら、従来の幅広のバスバー電極は、電極材料を多く使用する必要があり、コスト高になることもあり、バスバー電極を幅狭にすることが考えられる。
しかしながら、斯かる幅狭のバスバー電極においても、表面電極を構成するバスバー電極と裏面電極を構成するバスバー電極が太陽電池セル（当該セルを構成する半導体基板）の上面側から垂直方向に見て形状が一致する構成である場合、製造工程中等の温度において、基板と表面電極、裏面電極の熱膨張係数の差が大きいことに起因する表面側及び裏面側の応力が略同一方向側に加算されて基板割れを生じやすくなり、製造歩留まりが悪くなるといった課題があった。
本発明は、上記課題を鑑みなされたものであり、製造歩留まりが改善可能な太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび太陽電池システムを提供するものである。
本発明に係る太陽電池セルは、第１の集電電極部および該第１の集電電極部に接続されたＮ本の非直線状の線状電極を有する表面電極と、半導体基板と、第２の集電電極部および該第２の集電電極部に接続されたＮ本の線状電極を有する裏面電極をこの順に備えた太陽電池セルであって、前記表面電極の非直線状の線状電極と前記裏面電極の線状電極は、前記半導体基板を介して対向するように配置されると共に、前記半導体基板の上面上方側側から垂直方向に見た場合、形状が異なると共に交わる部分を有することを特徴とする。
本発明に係る太陽電池セルは、前記表面電極の非直線状の線状電極と前記裏面電極の線状電極は、前記半導体基板を介して対向するように配置されると共に、、前記半導体基板の上面側から垂直方向に見た場合、形状が異なると共に交わる部分を有するので、表面側及び裏面側の応力が略同一方向側に加算されることを低減できる。この結果、基板割れを抑制でき、製造歩留まりを改善できる。
また、前記表面電極の線状電極は、非直線状であるので、隣り合う太陽電池セル間を接続するために接続部材を該線状電極へ取り付ける際に、製造上の取り付け精度の許容度を大きくできるため、製造コストを抑えることができる。
前記裏面電極の線状電極は、製造上の取り付け許容度を大きくできる観点からは、非直線状が好ましい。
前記第１の集電電極部及び前記第２の集電電極部は、複数のフィンガー電極からなることを特徴とする。
このように前記第１の集電電極部及び前記第２の集電電極部の両方が複数のフィンガー電極からなる構成の場合、電極材料の量を低減できると共に、表面側及び裏面側の応力が略同一方向側に加算されることをより低減でき、基板割れを抑制でき、製造歩留まりを改善できる。
このように前記第１の集電電極部及び前記第２の集電電極部が複数のフィンガー電極からなる場合、前記表面電極と前記半導体基板の間には、集電を向上させるためのＩＴＯ等からなる透明導電膜を介在させてもよく、また前記裏面電極と前記半導体基板の間には、集電を向上させるためのＩＴＯ等からなる透明導電膜を介在させてもよい。
また上記表面電極及び裏面電極は、導電性ペーストを硬化または焼成して形成するのが好ましい。
前記表面電極の非直線状の線状電極および前記裏面電極の非直線状の線状電極の各線幅Ｗｂは、電極材料の量を低減する観点や上記表面電極及び裏面電極をスクリーン印刷で形成する場合に印刷かすれを防止する観点から、例えば、５０〜２００μｍが好ましく、より好ましくは８０〜１５０μｍである。
前記表面電極の非直線状の線状電極および前記裏面電極の非直線状の線状電極の各線幅Ｗｂは、前記フィンガー電極の線幅Ｗｆと略同じであるのが好ましく、例えば、Ｗｆ/Ｗｂは０．５〜１が好ましく、より好ましくは０．７〜０．９である。
なお、前記表面電極の非直線状の線状電極および前記裏面電極の非直線状の線状電極の各線幅Ｗｂは、同一寸法でなくてよい。
前記第１の集電電極部及び前記第２の集電電極部の一方のみが複数のフィンガー電極からなる構成でも上記効果は低減する場合があるものの同様の効果が得られる。この場合、前記一方は、受光面側に位置する方が好ましく、他方は、例えば、太陽電池セルを構成する前記半導体基板の前記受光面側と反対側の面の略全面上全域に金属膜からなる集電電極部が形成される構成が可能である。この場合、受光面側となる前記表面電極または前記裏面電極と前記半導体基板の間には、集電を向上させるためのＩＴＯ等からなる透明導電膜を介在させてもよい。
薄い厚みの金属膜等からなる透光性の第１の集電電極部及び薄い厚みの金属膜等からなる透光性の第２の集電電極部が太陽電池セルを構成する前記半導体基板の第１の面の略全面上全域及び該第１の面と対向する第２の面の略全面上全域にそれぞれ形成される構成の場合も、効果は低減するものの、同様の効果が得られる。
前記表面電極の線状電極の形状と前記裏面電極の線状電極の形状は、対称関係にあることを特徴とする。
この場合、表面側及び裏面側の応力が略同一方向側に加算されることをより低減でき、基板割れをより抑制でき、製造歩留まりをより改善できる。
また、前記前記表面電極の線状電極の形状と前記裏面電極の線状電極の形状は、上面上方側から垂直方向に見た場合、裏返しの関係が好ましい。
前記表面電極の線状電極および前記裏面電極の線状電極は、細線状であることを特徴とする。
この場合、表面側及び裏面側の応力が略同一方向側に加算されることをより低減でき、基板割れをより抑制でき、製造歩留まりをより改善できると共に、電極材料の量を低減できる。
本発明に係る太陽電池モジュールは、複数の前記太陽電池セルと、該複数の太陽電池セルを電気的に接続するための導電性接続部材とを備えることを特徴とする。
本発明に係る太陽電池モジュールは、製造歩留まりを改善できる。
本発明に係る太陽電池システムは、前記太陽電池モジュールを備えることを特徴とする。
本発明に係る太陽電池システムは、製造歩留まりを改善できる。
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの上面図である。 本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの斜視図である。 図１のＡ−Ａ’に沿った一部断面図である。 図４（a）は図１の太陽電池モジュール中の太陽電池セルの下面図であり、図４（ｂ）は当該太陽電池セルの裏面図である。 図５（a）は本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール中の太陽電池セルと導電性接続部材との接続を説明するための表側平面図であり、図５（ｂ）は 図５（a）中のＡ−Ａ’に沿った一部の模式断面図である。 図６（a）は 図５（a）中のＢ−Ｂ’に沿った一部の模式断面図、図６（ｂ）は 図５（a）中のＣ−Ｃ’に沿った一部の模式断面図である。 図７は比較例としての太陽電池モジュール中の太陽電池セルの上面図である。 図８（a）は本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール中の太陽電池セルの上面図、図８（ｂ）は当該太陽電池モジュール中の太陽電池セルの下面図である。 図９（a）は本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュール中の太陽電池セルの上面図、図９（ｂ）は当該太陽電池モジュール中の太陽電池セルの下面図である。 図１０（a）は本発明の第４実施形態に係る太陽電池モジュール中の太陽電池セルの上面図、図１０（ｂ）は当該太陽電池モジュール中の太陽電池セルの下面図である。 図１１（a）は本発明の第５実施形態に係る太陽電池モジュール中の太陽電池セルの上面図、図１１（ｂ）は当該太陽電池モジュール中の太陽電池セルの下面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１乃至図６を参照して本発明の第１実施形態に係る複数の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールを説明する。図１は本実施形態に係る太陽電池モジュールの上面図、図２は当該太陽電池モジュールの斜視図、図３は図１のＡ−Ａ’断面の一部の断面図、図４（a）は図１の太陽電池モジュール中の太陽電池セルの上面図、図４（ｂ）は当該太陽電池セルの裏面図、図５（a）は当該太陽電池セルと導電性接続部材との接続を説明するための表側平面図であり、図５（ｂ）は 図５（a）中のＡ−Ａ’に沿った一部の模式断面図、図６（a）は 図５（a）中のＢ−Ｂ’に沿った一部の模式断面図、図６（ｂ）は 図５（a）中のＣ−Ｃ’に沿った一部の模式断面図である。
図１乃至図３を参照して、１は太陽電池モジュールであり、該太陽電池モジュール１は、白板強化ガラス等の透明な表面側カバー２、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂フィルムからなる耐候性の裏面側カバー３、および表面側カバー２と裏面側カバー３の間に充填材７を介して配置された、複数の太陽電池セル４、４、・・・が導電性表面材としての厚み２０〜４０μｍの鉛フリー半田層(柔軟層)で表面が被覆されてなる銅箔等からなる幅１〜２ｍｍ、厚み１００〜２００μｍの導電性接続部材５、５、・・により電気的に直列接続されてなる直線状の太陽電池群６、６、・・・からなる板状の構成体と、該構成体を支持するアルミニウム等からなる金属製枠体８から構成されている。
各太陽電池群６、６、・・・は互いに並列に配置され、全ての太陽電池群６、６、・・・が電気的に直列接続するように、各所定の隣り合う太陽電池群６、６の一方端側の導電性接続部材５、５、５、５が幅６ｍｍ、厚み３００μｍの鉛フリー半田層で表面が被着された平板銅線等からなるストリップ状の導電性接続部材９によって半田接続されると共に、他の所定の隣り合う太陽電池群６、６の他方端側の導電性接続部材５、５、５、５・・・が幅３ｍｍ、厚み３００μｍの鉛フリー半田層で表面が被覆された平板銅線等からなるＬ字状の導電性接続部材１０、１１と半田接続されている。この構成により、太陽電池モジュール１の複数の太陽電池セル４、４、・・・はマトリックス状に配置される。
最外側の太陽電池群６、６中の電力取り出し側の両最端の太陽電池セル４、４の接続部材５、５、・・には、太陽電池モジュール１から電気出力を取り出すための幅６ｍｍ、厚み３００μｍの半田メッキ付き平板銅線等からなるＬ字状の導電性接続部材（出力取り出し用接続部材）１２、１３がそれぞれ半田接続されている。
なお、上記Ｌ字状の接続部材１０、１１とＬ字状の接続部材１２、１３との間、上記Ｌ字状の接続部材１１とＬ字状の接続部材１３の間で交差する部分は、図示しないポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の絶縁シートなどの絶縁部材を介在させている。
また、図示しないが、上記Ｌ字状の接続部材１０、上記Ｌ字状の接続部材１１、Ｌ字状の接続部材１２およびＬ字状の接続部材１３の各先端側部分は、裏面側カバー３の切り欠きを介して太陽電池モジュール１の上部側中央に位置するように端子ボックス１４内に導かれている。前記端子ボックス内１４において、上記Ｌ字状の接続部材１２とＬ字状の接続部材１０の間、上記Ｌ字状の接続部材１０とＬ字状の接続部材１１の間、およびＬ字状の接続部材１１とＬ字状の接続部材１３の間は、ぞれぞれバイパスダイオード（図示しない）で接続されている。
図４乃至図６を参照して、上記太陽電池セル４、４、・・・は、表面上に、略表面全域を覆うように配置される複数本の幅狭の直線状のフィンガー電極（集電電極部）４０a、４０a・・・とこれと接続される２本の幅狭の鋸歯状の線状バスバー電極４０ｂ、４０ｂからなる表面電極４０を有すると共に、裏面上に、略裏面全域を覆うように配置される複数本の幅狭の直線状のフィンガー電極（集電電極部）４１a、４１a・・・とこれと接続される２本の幅狭の鋸歯状の線状バスバー電極４1ｂ、４1ｂからなる裏面電極４１を有している。なお、図４中の２本の並列状点線は、接続部材５が配置される部分を示しており、図４（a）中の鋸歯状の点線は、上面側（図４(a）の紙面垂直方向)から見た場合の裏面電極４１の鋸歯状のバスバー電極４1ｂ、４1ｂの位置関係を示している。
太陽電池セル４、４、・・・は、例えば、図示しないが、n型単結晶シリコン基板のテクスチャーを有する表面上の略全域に、i型アモルファスシリコン層、ｐ型またはn型の一導電型アモルファスシリコン層及びＩＴＯなどの一方の透明導電膜層をこの順に備え、該基板のテクスチャーを有する裏面上の略全域に、i型アモルファスシリコン層、前記一導電型とは逆導電型であるアモルファスシリコン層、ＩＴＯなどの他方の透明導電膜層をこの順に備えた光電変換部を有する所謂ＨＩＴ構造の太陽電池セルであり、表面電極４０及び裏面電極４１は、エポキシ樹脂をバインダー、銀粒子を導電基体とした熱硬化型導電性ペーストである銀ペーストを熱硬化して作製されている。
そして、隣り合う太陽電池セル４、４・・・は、一方の太陽電池セル４の表面電極４０のバスバー電極４０a、４０aと他方の太陽電池セル４の裏面電極４１のバスバー電極４１a、４１a間が、例えば、エポキシ樹脂及び導電性粒子であるニッケル粒子を含む樹脂からなる導電性接着剤１０により導電性接続部材５、５が機械的および電気的に接続されている。
前記接着剤には、上述のように半田、Ｎｉ、Ａｇ等の導電性粒子等の導電性材が含まれてもよく、またＳｉＯ２などの非導電性粒子等の非導電性材が含まれてもよく、これらの両方が含まれてもよく、またこれら両方を含まなくともよい。
表面電極４０は、バスバー電極４０ｂの平均高さがフィンガー電極４０aの平均高さより大きい値であり、バスバー電極４０ｂの幅Ｗが導電性接続部材５の幅より大きい値である。なお、平均高さとは、前記導電性接続部材５と対応する範囲におけるバスバー電極、フィンガー電極の各線幅の中心に位置する中心線に沿った高さの平均をいう。
例えば、フィンガー電極４０a、４０a・・・は、厚み(平均高さ)が３０〜８０μｍから選択され、線幅Ｗｆが５０〜１２０μｍから選択される細線状で、２ｍｍおきに配置され、バスバー電極４０ｂ、４０ｂは、厚み(平均高さ)が５０〜１００μｍから選択され、線幅Ｗｂが８０〜２００μｍから選択される細線状で、幅Ｗは１ｍｍより大きく２．５ｍｍ以下である。
裏面電極４１は、バスバー電極４１ｂの平均高さがフィンガー電極４１aの平均高さより大きい値であり、バスバー電極４１ｂの線幅、幅Ｗが導電性接続部材５の幅より大きい値である。
例えば、フィンガー電極４１a、４１a・・・は、厚み(平均高さ)が２０〜６０μｍから選択され、幅Ｗｆが５０〜１５０μｍから選択される細線状で、１．２ｍｍおきに配置されおり、バスバー電極４１ｂ、４１ｂは、厚み(平均高さ)が４０〜８０μｍから選択され、線幅Ｗｂが８０〜２００μｍから選択される細線状で、幅Ｗは１ｍｍより大きく２．５ｍｍ以下である。
前記表面電極４０の非直線状の線状バスバー電極４０ｂ、４０ｂおよび前記裏面電極４１の非直線状の線状バスバー電極４１ｂ、４０ｂの各幅Ｗｂは、前記フィンガー電極４０a、４１aの幅Ｗｆと略同じであるのが好ましく、例えば、Ｗｆ/Ｗｂは０．５〜１が好ましく、より好ましくは０．７〜０．９である。
本実施形態では、表面電極４０は、幅狭の細線状のバスバー電極４０ｂ、４０ｂが導電性接続部材５、５の上述の柔軟層５a、５aに大部分の領域で深く食い込んで接続され、フィンガー電極４０aは、バスバー電極４０ｂ、４０ｂに比べ平均高さが低いため、導電性接続部材５、５の上述の柔軟層５a、５aへの食い込み状態が大部分の領域で浅く接続されている。ここで、フィンガー電極４０aは、導電性接続部材５、５と当接する形態でもよく、更には食い込まない形態でもよい。
また、裏面電極４１も、幅狭の細線状のバスバー電極４１ｂ、４１ｂが導電性接続部材５、５の上述の柔軟層５a、５aに大部分の領域で深く食い込んで接続され、フィンガー電極４１aは、バスバー電極４１ｂ、４１ｂに比べ平均高さが低いため、導電性接続部材５、５の上述の柔軟層５a、５aへの食い込み状態が大部分の領域で浅く接続されている。ここで、フィンガー電極４１aは、導電性接続部材５、５と当接する形態でもよく、更には食い込まない形態でもよい。
このように、接続部材５，５、・・・は、太陽電池セル４，４、・・の表面、バスバー電極４０ｂ、４０ｂ、４１ｂ、４１ｂ及びフィンガー電極４０a、４１aに接着剤１０，１０、・・により固着されているに加え、接続部材５，５、・・・がバスバー電極４０ｂ、４０ｂ、４１ｂ、４１ｂに良好に食い込む形態をとることにより、接続部材５，５、・・・が太陽電池セル４、４、・・・に電気的、機械的に良好に取り付けられている。
本実施形態では、表面電極４０のバスバー電極４０ｂ、４０ｂと裏面電極４１のバスバー電極４１ｂ、４１ｂとは、その形状が対称関係にあり、それぞれ上記光電変換部を挟んで、上面上方（図４(a）の紙面垂直上方方向)から見た場合、バスバー電極４０ｂとバスバー電極４１ｂの重なり箇所を有しつつ当該箇所が少なくなるように且つ当該箇所が接続部材５、５の長手方向に略均等配置になるように対向配置されている。本実施形態では、上記重なり箇所は接続部材５が配置される部分（図４中の２本の並列状点線の間）内に位置するものだけである。
従って、上記重なり部分以外は、上記基板と表面電極４０のバスバー電極４０ｂ、４０ｂ、裏面電極４１のバスバー電極４１ｂ、４１ｂの熱膨張係数の差が大きいことに起因する表面側及び裏面側の応力が略同一方向側での加算が低減されるため、基板割れを抑制できる。
これに対して、上面から見た場合に、表面電極４０のバスバー電極４０ｂ、４０ｂと裏面電極４１のバスバー電極４１ｂ、４１ｂが一致するような配置の場合は、表面側及び裏面側の応力が略同一方向側に加算され、セル割れが生じる恐れがある。しかも、製造時の精度の関係から、図7に示すような表面電極４０のバスバー電極４０ｂ、４０ｂと裏面電極４１のバスバー電極４１ｂ´、４１ｂ´がわずかにずれる配置となった場合は、バスバー電極４０ｂ、４０ｂと裏面電極４１のバスバー電極４１ｂ´、４１ｂ´が幅狭であることから、せん断応力により、セル割れが生じる恐れが高くなる。
加えて、上記接続部材５，５、・・・の太陽電池セル４との接続に関し、太陽電池セル４、４、・・・の上記透明導電膜層との接続強度Ａに比べ、表面電極４０のバスバー電極４０ｂ、４０ｂ、裏面電極４１のバスバー電極４１ｂ、４１ｂとの接続強度Ｂが強いため、表面電極４０のバスバー電極４０ｂ、４０ｂと裏面電極４１のバスバー電極４１ｂ、４１ｂの上面（図４(a）の紙面垂直方向)から見て互いに対向配置されるバスバー電極４０ｂとバスバー電極４１ｂの上述の重なり箇所を少なくする構成は、上記接続強度Ａが上記接続強度Ｂより大きい場合に比べ、基板割れ抑制の効果をより奏する。
本実施形態では、バスバー電極４０ｂ、４０ｂの幅Ｗ、バスバー電極４１ｂ、４１ｂの幅Ｗが導電性接続部材の線幅より大きいため、導電性接続部材５のバスバー電極４０ｂ、４０ｂ、バスバー電極４１ｂ、４１ｂの配置の際の精度が低くてもよいため、製造時間を低減でき、製造コストを抑えることができる。
本実施形態では、表面電極４０、裏面電極４１は幅狭の細線状のフィンガー電極４０a、４１aおよび幅狭の細線状のバスバー電極４０ｂ、４１ｂで構成されているため、電極の材料量を少なくできる。
更に、本実施形態では、フィンガー電極４０a、４１aのほか、バスバー電極４０ｂ、４１ｂが幅狭の細線状であるので、従来の幅広のバスバー電極に比べて導電性接続部材のバスバー電極への押圧を大きくすることなく、導電性接続部材５への良好な食い込みが可能になり、表面電極４０、裏面電極４１と接続部材５との間の良好な電気的接続が得られる。
また、バスバー電極４０ｂ、４１ｂは、鋸歯状、即ち直線状でない形状（非直線状）としているので、バスバー電極が細線の直線状であるより、接続部材５、５とバスバー電極４０ｂ、４１ｂが接する部分が増えるため、表面電極４０、裏面電極４１と接続部材５との間の良好な電気的接続が得られ、また、当該接する部分が増えるに加え、外力が分散するため、機械的接続の信頼性が高い。
また、本実施形態では、バスバー電極４０ｂ、４１ｂの平均高さがフィンガー電極４０ｂ、４１ｂの平均高さより高いので、表面電極４０、裏面電極４１の導電性接続部材への機械的な接続はバスバー電極４０ｂ、４１ｂがフィンガー電極４０ｂ、４１ｂより支配的になる。
この結果、従来の幅広のバスバー電極に比べて導電性接続部材５のバスバー電極４０ｂ、４１ｂへの押圧を大きくすることなく、導電性接続部材へのより良好な食い込みが可能になり、表面電極４０、裏面電極４１と接続部材５との間の良好な電気的接続が得られると共に、本実施形態のように表面電極４０、裏面電極４１のフィンガー電極４０a、４１aの本数が異なる場合、裏面側と表面側の応力差を小さくでき、セル割れをより抑制でき、良好な製造歩留まりが可能となる。
また、フィンガー電極４０ｂ、４１ｂの平均高さはバスバー電極４０ｂ、４１ｂの平均高さより小さいので、フィンガー電極の平均高さが高い場合に比べて接着剤１０が当該フィンガー電極に沿って広がるのを抑えることができる。
更に、本実施形態では、バスバー電極４０ｂ、４０ｂの幅Ｗ、バスバー電極４１ｂ、４１ｂの幅Ｗが導電性接続部材の線幅より大きいため、接着剤１０が広がってもその広がりをバスバー電極４０ｂ、４０ｂの張り出した部分では当該部分内までに押さえることができる。
（太陽電池モジュールの製造方法）
以下に本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明する。
まず、太陽電池セル４の上記表面側の透明電極膜層上に、スクリーン印刷によりエポキシ系熱硬化型銀ペーストを印刷し、２００℃で1時間加熱してこれを完全に硬化させて表面電極４０を形成する。その後、同様に、太陽電池セル４の上記裏面側の透明電極膜層上に、スクリーン印刷によりエポキシ系熱硬化型銀ペーストを印刷し、２００℃で1時間加熱してこれを完全に硬化させて裏面電極４１を形成する。
ここで、バスバー電極４０ｂ、４１ｂの平均高さをフィンガー電極４０ｂ、４１ｂの平均高さより高くなるように、本実施形態ではバスバー電極４０ｂ、４１ｂの幅をフィンガー電極４０ｂ、４１ｂの幅より大きく設定し、且つ上述のスクリーン印刷の印刷スピードを制御する。なお、これに代えて、バスバー電極４０ｂ、４１ｂの平均高さをフィンガー電極４０ｂ、４１ｂの平均高さより高くなるように、異なる印刷版を用いてスクリーン印刷を2回印刷してもよい。
次に、複数の接続部材５、５、・・・を準備し、各接続部材５の一方の表面上の太陽電池セル４と対向する部分および他の表面上の該セル４と隣り合う太陽電池セル４と対向する部分に約３０μｍの厚みになるようにディスペンサーを用いて接着剤１０を塗布する。
次に、複数の太陽電池セル４、４、・・・を隣り合う太陽電池セル４、４の一方の太陽電池セル４の表面電極４０のバスバー電極４０ｂと他方の太陽電池セル４の裏面電極４１のバスバー電極４１ｂとに上記接着剤１０が塗布された面が対向するように接続部材５、５、・・・を配置した状態で、約２ＭＰａで加圧しながら、２００℃で１時間加熱して接着剤を硬化させて太陽電池群６を作製する。なお、この加熱過程において、バスバー電極４１a、・・・、４１ｂ・・・が接続部材５、５、・・・の柔軟層５a、５a、・・に食い込むように加圧する。ここでは、太陽電池セル４、４と接続部材５を接着するために、接着剤１０を形成した接続部材５を準備したが、接着剤１０を太陽電池セル４上に塗布等により形成したものを準備してもよく、接着剤１０としてフィルム状のものを準備し、これをバスバー電極４１a、４１ｂ上に配置し、その上に接続部材５を配置した状態で加熱・加圧してもよい。
次に、太陽電池群６を複数準備し、接続部材９、９、９、接続部材１０、１１、１２、１３を取り付けた構造体を作製した後、表面側カバー２、充填材となる封止シート、該構造体、充填材となる封止シート、裏面側カバー３の順に積層し、真空状態で、１５０℃で１０分間加熱圧着する。その後、１５０℃で１時間加熱することで、完全に硬化させる。
最後に、端子ボックス１４、金属枠体８をとりつけ、太陽電池モジュール１を完成する。
（第２実施形態）
図８を参照して本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールを説明する。図８（a）は本施形態に係る太陽電池モジュール中の太陽電池セルの上面図、図８（ｂ）は当該太陽電池セルの下面図である。なお、第1実施形態との相違点について主に説明する。
図８を参照して、各太陽電池セル４、４、・・・は、表面上に、略表面全域を覆うように配置される複数本の幅狭の直線状のフィンガー電極４０a、４０a・・・とこれと接続される２本の幅狭の鋸歯状の線状バスバー電極１４０ｂ、１４０ｂからなる表面電極４０を有すると共に、裏面上に略表面全域を覆うように配置される複数本の幅狭の直線状のフィンガー電極４１a、４１a・・・とこれと接続される２本の幅狭の鋸歯状の線状バスバー電極１４1ｂ、１４1ｂからなる裏面電極４１を有している。
第２実施形態で、第1実施形態と異なる点は、表面電極４０のバスバー電極１４０ｂの幅Ｗが導電性接続部材５の幅と同じまたは当該幅より狭く、裏面電極４１のバスバー電極１４１ｂの幅Ｗが導電性接続部材５の幅と同じまたは当該幅より狭く構成されている点である。
例えば、フィンガー電極４０a、４０a・・・は、厚み(平均高さ)が３０〜８０μｍから選択され、幅Ｗｆが５０〜１２０μｍから選択される細線状で、２ｍｍおきに配置され、バスバー電極１４０ｂ、１４０ｂは、厚み(平均高さ)が５０〜１００μｍから選択され、線幅Ｗｂが８０〜２００μｍから選択される細線状で、幅Ｗ０．５〜１ｍｍある。
裏面電極４１は、バスバー電極１４１ｂの平均高さがフィンガー電極４１aの平均高さより大きい値であり、バスバー電極１４１ｂの線幅、幅Ｗが導電性接続部材５の幅より大きい値である。
例えば、フィンガー電極４１a、４１a・・・は、厚み(平均高さ)が２０〜６０μｍから選択され、幅Ｗｆが５０〜１５０μｍから選択される細線状で、１．２ｍｍおきに配置されおり、バスバー電極１４１ｂ、１４１ｂは、厚み(平均高さ)が４０〜８０μｍから選択され、線幅Ｗｂが８０〜２００μｍから選択される細線状で、幅Ｗ０．５〜１ｍｍある。前記表面電極４０の非直線状の線状バスバー電極１４０ｂ、１４０ｂおよび前記裏面電極４１の非直線状の線状バスバー電極１４１ｂ、１４０ｂの各幅Ｗｂは、前記フィンガー電極４０a、４１aの幅Ｗｆと略同じであるのが好ましく、例えば、Ｗｆ/Ｗｂは０．５〜１が好ましく、より好ましくは０．７〜０．９である。
本実施形態でも、表面電極４０のバスバー電極４０ｂ、４０ｂと裏面電極４１のバスバー電極１４１ｂ、１４１ｂとは、それぞれ上記光電変換部を挟んで、上面側（図７の紙面垂直方向)から見た場合、互いに対向配置されるバスバー電極４０ｂとバスバー電極１４１ｂの重なり箇所が少なくなるように、対向配置されている。本実施形態では、上記重なり箇所は接続部材５が配置される部分内に位置するものだけである。
従って、上記重なり部分以外は、上記基板と表面電極４０のバスバー電極１４０ｂ、１４０ｂ、裏面電極４１のバスバー電極１４１ｂ、１４１ｂの熱膨張係数の差が大きいことに起因する表面側及び裏面側の応力が略同一方向側での加算が低減されるため、基板割れを抑制できる。
加えて、上記接続部材５，５、・・・の太陽電池セル４との接続は、太陽電池セル４、４、・・・の上記透明導電膜層との接続強度に比べ、表面電極４０のバスバー電極１４０ｂ、１４０ｂ、裏面電極４１のバスバー電極１４１ｂ、１４１ｂとの接続強度が強いため、表面電極４０のバスバー電極１４０ｂ、１４０ｂと裏面電極４１のバスバー電極１４１ｂ、１４１ｂの上面側（図７の紙面垂直方向)から見て互いに対向配置されるバスバー電極１４０ｂとバスバー電極１４１ｂの重なり箇所を少なくする構成は、基板割れ抑制の効果をより奏する。
本実施形態では、第１実施形態と同様、従来に比べて製造歩留まりが改善でき、更には第1実施形態に比べ、電極材料をより少なくできると共に、接続部材５、５とバスバー電極１４０ｂ、１４１ｂが対向する部分が増え、導電性接続部材への良好な食い込みが可能になり、表面電極４０、裏面電極４１と接続部材５との間の良好な電気的接続が得られる。
（第３実施形態）
図９を参照して本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュールを説明する。図９（a）は本施形態に係る太陽電池モジュール中の太陽電池セルの上面図、図９（ｂ）は当該太陽電池セルの下面図である。なお、第1実施形態との相違点について主に説明する。
図９を参照して、各太陽電池セル４、４、・・・は、表面上に、略表面全域を覆うように配置される複数本の幅狭、例えば、幅Ｗｂ６０μｍの直線状のフィンガー電極４０a、４０a・・・とこれと接続される２本の幅狭、例えば、幅Ｗｆ１．５ｍｍの波形状のバスバー電極２４０ｂ、２４０ｂからなる表面電極４０を有すると共に、裏面上に略表面全域を覆うように配置される複数本の幅狭、例えば、幅Ｗｂ８０μｍの直線状のフィンガー電極４１a、４１a・・・とこれと接続される２本の幅狭、例えば、幅Ｗｆ１．５ｍｍの波形状のバスバー電極２４1ｂ、２４1ｂからなる裏面電極４１を有している。
本実施形態が第1実施形態に比べ、表面電極４０、裏面電極の電極材料が多少増えるものの、第1実施形態と同様の効果が得られる他、
の効果が得られる。
（第４実施形態）
図１０を参照して本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールを説明する。図１０（a）は本施形態に係る太陽電池モジュール中の太陽電池セルの上面図、図１０（ｂ）は当該太陽電池セルの下面図である。なお、第1実施形態との相違点について主に説明する。
図１０を参照して、各太陽電池セル４、４、・・・は、表面上に、略表面全域を覆うように配置される複数本の幅狭、例えば、幅Ｗｂ６０μｍの直線状のフィンガー電極４０a、４０a・・・とこれと接続される２本の幅狭、例えば、幅Ｗｆ１ｍｍの鋸歯状のバスバー電極３４０ｂ、３４０ｂからなる表面電極４０を有すると共に、裏面上に略表面全域を覆うように配置される複数本の幅狭、例えば、幅Ｗｂ８０μｍの直線状のフィンガー電極４１a、４１a・・・とこれと接続される２本の幅狭、例えば、幅Ｗｆ０．３ｍｍの直線状のバスバー電極３４1ｂ、３４1ｂからなる裏面電極４１を有している。
本実施形態は第１実施形態と同様、従来に比べて製造歩留まりが改善でき、更には第1実施形態に比べ、裏面電極の電極材料が削減できる。
（第５実施形態）
図１１を参照して本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールを説明する。図１０（a）は本施形態に係る太陽電池モジュール中の太陽電池セルの上面図、図１０（ｂ）は当該太陽電池セルの下面図である。なお、第1実施形態との相違点について主に説明する。
本実施形態が第１実施形態と異なる点は、表面電極４０が３つのバスバー電極４０ｂ、４０ｂ、４０ｂを有すると共に、裏面電極４１が３つのバスバー電極４１ｂ、４１ｂ、４１ｂを有する点である。
本実施形態は、第1実施形態と同様従来に比べて製造歩留まりが改善でき、第1実施形態に比べ、バスバー電極が裏面それぞれ３つ備えるので、集電効率が増すといった効果が得られる。
（第６実施形態）
次に、本発明の第６の実施の形態に係る太陽電池システムを説明する。
本実施形態の太陽電池システムは、第１実施形態乃至第５実施形態の太陽電池モジュール１の複数を、例えば個人住宅の屋根の上に、固定用ビスを用いて夫々屋根面に留め付け、また隣り合う太陽電池モジュールを互いに係合させて、水下側（軒側）から水上側（棟側）に向けて段葺きに（階段状に）設置すると共に、これらを制御等するための制御装置で構成されてなる太陽電池システムである。
上述の太陽電池システムでは、例えば個人住宅用としたが、本発明はこれに限ることなく、また太陽電池モジュールの設置方法も適宜変更可能である。
上記各実施形態の太陽電池セルは、所謂ＨＩＴ太陽電池セルを用いて説明したが、単結晶太陽電池セルや多結晶太陽電池セルなどの種々の太陽電池セルが適宜利用可能であり、また両面受光型のほか、片面受光型へも適用が可能である。
上記多結晶太陽電池セルまたは単結晶太陽電池は、例えば、Ｐ型多結晶またはＰ型単結晶からなるシリコン基板の表面から所定の深さまでn+層が形成されてｐn接合が形成され、該シリコン基板の裏面から所定の深さまでp+層が形成され、前記n＋層上に表面電極４０が形成され、前記ｐ＋層上に裏面電極４１が形成された太陽電池セルでもよい。
また、表面電極のバスバー電極および裏面電極のバスバー電極が共に非直線状の線状電極である場合、幅Ｗは同一としてもよいが、異なるようにしてもよい。
また、上記各実施形態とも、接続部材５の表面電極および裏面電極への接続は、樹脂接着剤で行ったが、半田でもよく、樹脂接着剤と半田の両方を用いる構成でもよい。
更には、上記各実施形態とも、表面電極および裏面電極ともフィンガー電極とバスバー電極とで構成された電極であったが、表面電極がフィンガー電極とバスバー電極とで構成され、裏面電極が他の構造の電極、例えば全面金属膜で覆われる電極のものへも適用が可能である。
また、接続部材５の表面に凹凸が設けられていてもよい。
更に、上記各実施形態では、表面電極および裏面電極のバスバー電極はそれぞれ２〜３つであるが、適宜その数を変更できる。
１ 太陽電池モジュール
４ 太陽電池セル
５ 接続部材
４０ 表面電極
４０a フィンガー電極
４０ｂ、１４０ｂ、２４０ｂ、３４０ｂ バスバー電極
４１ 裏面電極
４１a フィンガー電極
４１ｂ、１４１ｂ、２４１ｂ、３４１ｂ バスバー電極

Claims (6)

  1. 第１の集電電極部および該第１の集電電極部に接続されたＮ本の非直線状の線状電極を有する表面電極と、半導体基板と、第２の集電電極部および該第２の集電電極部に接続されたＮ本の線状電極を有する裏面電極をこの順に備えた太陽電池セルであって、
    前記表面電極の非直線状の線状電極と前記裏面電極の線状電極は、前記半導体基板を介して対向するように配置されると共に、前記半導体基板の上面上方側から垂直方向に見た場合、形状が異なると共に交わる部分を有することを特徴とする太陽電池セル。
  2. 前記第１の集電電極部及び前記第２の集電電極部は、複数のフィンガー電極からなることを特徴とする請求項1記載の太陽電池セル。
  3. 前記表面電極の線状電極の形状と前記裏面電極の線状電極の形状は、対称関係にあることを特徴とする請求項1又は２記載の太陽電池セル。
  4. 前記表面電極の線状電極および前記裏面電極の線状電極は、細線状であることを特徴とする請求項1乃至３記載の太陽電池セル。
  5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の複数の太陽電池セルと、該複数の太陽電池セルを電気的に接続するための導電性接続部材とを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
  6. 請求項５記載の太陽電池モジュールを備えることを特徴とする太陽電池システム。

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