JP2011003936A - 光起電力モジュール及び光起電力素子 - Google Patents

Abstract

【課題】タブ電極の剥離を抑制することが可能な光起電力モジュールを提供する。
【解決手段】本発明に係る光起電力モジュールは、タブにより電気的に接続された複数の光起電力素子を備える光起電力モジュールであって、前記光起電力素子は前記タブが電気的に接続される複数の集電極を有し、前記タブは夫々の集電極に電気的に接続されている。
【選択図】図１２

Description

本発明は、光起電力モジュールに関し、特に、複数の光起電力素子を含む光起電力モジュールに関する。

従来、複数の光起電力素子が直列に接続された光起電力モジュールが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された従来の光起電力モジュールを構成する光起電力素子は、素子表面に導電性接着剤を介して接着され、発電された電流を収集するための金属ワイヤからなるフィンガー電極と、その金属ワイヤからなるフィンガー電極で収集された電流を集合させるための箔状またはワイヤ状の金属などからなるバスバー電極とを含んでいる。また、従来の光起電力素子のバスバー電極は、フィンガー電極と電気的に接続するように、光起電力素子の発光領域以外の非発光領域の表面に接着されている。

上記特許文献１の光起電力モジュールでは、フィンガー電極として金属ワイヤを用いているため、フィンガー電極と素子表面とを接着するための導電性接着剤がフィンガー電極とは別個に必要であるという不都合がある。

一方、従来では、フィンガー電極およびバスバー電極を導電性ペーストにより形成した光起電力素子も提案されている。このような従来の光起電力素子から光起電力モジュールを形成する場合には、隣接する光起電力素子の導電性ペーストから形成されてなるバスバー電極上に、箔状の金属からなるタブ電極を半田付けにより接合することにより、光起電力素子が直列に接続される。このような導電性ペーストから形成されてなるフィンガー電極を用いる場合には、導電性ペーストが接着機能を有するので、金属ワイヤからなるフィンガー電極を用いる場合と異なり、フィンガー電極と素子表面とを接着するための接着剤を設ける必要がない。

特開平１０−６５１９２号公報

しかしながら、上記した導電性ペーストによりフィンガー電極およびバスバー電極を形成するとともに、バスバー電極上に箔状の金属からなるタブ電極を形成した従来の光起電力モジュールでは、タブ電極を介してバスバー電極に過度な引張り応力が加わった場合などには、バスバー電極が光起電力素子の表面から剥離しやすいという恐れがある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、タブ電極の剥離を抑制することが可能な光起電力モジュールを提供することである。

本発明に係る光起電力モジュールは、タブにより電気的に接続された複数の光起電力素子を備える光起電力モジュールであって、前記光起電力素子は前記タブが電気的に接続される複数の集電極を有し、前記タブは夫々の集電極に電気的に接続されている。

また、本発明に係る光起電力素子は、タブが接続される電極を備える光起電力素子であって、前記電極は複数の集電極を備え、夫々の前記集電極は複数のフィンガー電極と各フィンガー電極が集合する集合部を有し、夫々の前記集電極が前記タブに接続される。

本発明の第１実施形態による光起電力モジュールの構造を示した断面図である。 図１に示した第１実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子にタブ電極が接続された状態を示した平面図である。 図２の１００−１００線に沿った断面図である。 図２の２００−２００線に沿った断面図である。 図２の３００−３００線に沿った断面図である。 図１に示した第１実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子のフィンガー電極の形状を示した平面図である。 図１に示した第１実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子からタブ電極を取り外した状態を示した平面図である。 第１実施形態の第１変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子のフィンガー電極の形状を示した平面図である。 第１実施形態の第１変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子からタブ電極を取り外した状態を示した平面図である。 第１実施形態の第２変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子のフィンガー電極の形状を示した平面図である。 第１実施形態の第２変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子からタブ電極を取り外した状態を示した平面図である。 第１実施形態の第３変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子のフィンガー電極の形状を示した平面図である。 第１実施形態の第３変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子からタブ電極を取り外した状態を示した平面図である。 本発明の第２実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子にタブ電極が接続された状態を示した平面図である。 図１４の４００−４００線に沿った断面図である。 図１４の５００−５００線に沿った断面図である。 図１４の６００−６００線に沿った断面図である。 図１４に示した第２実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子のフィンガー電極の形状を示した平面図である。 図１４に示した第２実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子からタブ電極を取り外した状態を示した平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による光起電力モジュールの構造を示した断面図であり、図２は、図１に示した第１実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子にタブ電極が接続された状態を示した平面図である。図３〜図５は、それぞれ、図２の１００−１００線、２００−２００線および３００−３００線に沿った断面図である。図６は、図１に示した第１実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子のフィンガー電極の形状を示した平面図であり、図７は、図１に示した第１実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子からタブ電極を取り外した状態を示した平面図である。まず、図１〜図７を参照して、第１実施形態による光起電力モジュールの構造について説明する。

第１実施形態による光起電力モジュールは、図１に示すように、複数の光起電力素子１を含むとともに、その複数の光起電力素子１がタブ電極２を介して電気的に接続された構造を有する。複数の光起電力素子１を電気的に接続するタブ電極２は、図１および図２に示すように、後述する集電極としてのフィンガー電極１８（１９）と電気的に接続するように、かつ、Ｘ方向（フィンガー電極１８（１９）の延びる方向）と直交するＹ方向に延びるように配置されている。このタブ電極２は、約２００μｍ〜約４００μｍの厚みと、約１ｍｍ〜約２ｍｍの幅とを有する銅箔からなる。また、図１に示すように、複数の光起電力素子１は、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）からなる充填材３により覆われている。また、充填材３の上面上には、ガラスからなる表面保護材４が設けられているとともに、充填材３の下面上には、ＰＶＦ（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）からなる裏面保護材５が設けられている。

また、第１実施形態の光起電力素子１では、図３〜図５に示すように、約１８０μｍ〜約３００μｍの厚みを有するｎ型単結晶シリコン基板１１の上面上に、約５ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有する実質的に真性のｉ型非晶質シリコン層１２および約５ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｐ型非晶質シリコン層１３が順次形成されている。なお、ｎ型単結晶シリコン基板１１は、本発明の「光電変換層」および「半導体層」の一例であり、ｉ型非晶質シリコン層１２およびｐ型非晶質シリコン層１３は、本発明の「半導体層」の一例である。また、ｐ型非晶質シリコン層１３上には、約３０ｎｍ〜約１５０ｎｍの厚みを有する透光性導電膜としてのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜１４が形成されている。そして、第１実施形態では、ＩＴＯ膜１４のｎ型単結晶シリコン基板１１とは反対側の表面が、表面側の光入射面１ａとなる。

また、ｎ型単結晶シリコン基板１１の下面上には、ｉ型非晶質シリコン層１５、ｎ型非晶質シリコン層１６およびＩＴＯ膜１７が順次形成されている。このｉ型非晶質シリコン層１５、ｎ型非晶質シリコン層１６およびＩＴＯ膜１７の厚みは、それぞれ、約５ｎｍ〜約２０ｎｍ、約５ｎｍ〜約２０ｎｍおよび約３０ｎｍ〜約１５０ｎｍである。なお、ｉ型非晶質シリコン層１５およびｎ型非晶質シリコン層１６は、本発明の「半導体層」の一例である。また、第１実施形態では、ＩＴＯ膜１７のｎ型単結晶シリコン基板１１とは反対側の表面が、裏面側の光入射面１ｂとなる。

この第１実施形態の光起電力素子１では、平面的に見て、ｎ型単結晶シリコン基板１１の上面および下面上に形成された半導体各層（１２、１３、１５および１６）の形成領域が、発電領域となる。すなわち、ｐ型非晶質シリコン層１３上に形成されたＩＴＯ膜１４の表面により構成される光入射面１ａと、ｎ型非晶質シリコン層１６上に形成されたＩＴＯ膜１７の表面により構成される光入射面１ｂとは、光起電力素子１の発電領域に対応する領域に配置されている。

また、図４および図５に示すように、表面側の光入射面１ａ（ＩＴＯ膜１４のｎ型単結晶シリコン基板１１とは反対側の表面）上の所定領域には、約１０μｍ〜約５０μｍの厚みを有するとともに、銀（Ａｇ）の微粉末が練り込まれたエポキシ樹脂などからなる導電性ペーストによって形成された導電性材料からなるフィンガー電極１８が形成されている。このフィンガー電極１８は、発電された電流を収集する機能を有する。また、図６に示すように、フィンガー電極１８は、Ｘ方向に延びるように、かつ、Ｘ方向と直交するＹ方向（タブ電極２の延びる方向）に互いに約２ｍｍの間隔を隔てて複数形成されている。また、各々のフィンガー電極１８は、約１００μｍのＹ方向の幅を有する。

なお、図４および図５に示すように、裏面側の光入射面１ｂ（ＩＴＯ膜１７のｎ型単結晶シリコン基板１１とは反対側の表面）上の所定領域にも、表面側のフィンガー電極１８と同様の形状を有するとともに、表面側のフィンガー電極１８とたとえば同様の材料からなるフィンガー電極１９が複数形成されている。また、第１実施形態の光起電力素子１の集電極は、上記したフィンガー電極１８および１９のみによって構成されている。すなわち、第１実施形態の光起電力素子１には、フィンガー電極１８および１９で収集された電流を集合させるためのバスバー電極が設けられていない。

ここで、第１実施形態による光起電力モジュールでは、図３および図５に示すように、タブ電極２は、光起電力素子１の表面側の発電領域に対応する領域において、アクリル系の熱硬化型樹脂からなる絶縁性の接着層６を介して、光入射面１ａに直接接着されている。そして、第１実施形態では、図７に示すように、光入射面１ａとタブ電極２とを接着する絶縁性の接着層６は、光起電力素子１の発電領域に対応する領域で、かつ、フィンガー電極１８が形成されていない領域に設けられている。具体的には、第１実施形態では、絶縁性の接着層６は、タブ電極２が配置される領域で、かつ、Ｙ方向に隣接するフィンガー電極１８間に位置する領域の各々に設けられている。

また、第１実施形態では、図５および図７に示すように、タブ電極２が配置される領域において、複数のフィンガー電極１８の各々の上面上に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕからなる半田層７が設けられている。この半田層７によって、タブ電極２とフィンガー電極１８とが電気的に接続されている。

なお、図３〜図５に示すように、光起電力素子１の裏面側におけるタブ電極２の接続方法は、上記した光起電力素子１の表面側におけるタブ電極２の接続方法と同様である。すなわち、タブ電極２は、光起電力素子１の裏面側の発電領域に対応する領域において、絶縁性の接着層６を介して、光入射面１ｂに直接接着されている。また、タブ電極２は、半田層７を介して、フィンガー電極１９と電気的に接続されている。

第１実施形態では、上記のように、光起電力素子１の表面側の発電領域に対応する領域において、タブ電極２を、絶縁性の接着層６を介して光入射面１ａに直接接着することによって、光入射面１ａとタブ電極２との間の接着強度を、絶縁性の接着層６を用いずに光入射面１ａ上に導電性ペーストから形成されてなるバスバー電極を介してタブ電極２を接合する従来の場合における光入射面１ａとタブ電極２との間の接着強度よりも大きくすることができるので、タブ電極２が光入射面１ａから剥離するのを抑制することができる。この結果、導電性ペーストから形成されてなるフィンガー電極（集電極）１８を含む場合にも、タブ電極２の剥離を抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、タブ電極２をバスバー電極を介さずに光入射面１ａに接着することによって、バスバー電極を省略することができるので、電極構造を簡略化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光起電力素子１の表面側の発電領域に対応する領域において、タブ電極２を、絶縁性の接着層６を介して光入射面１ａに接着することによって、タブ電極２を導電性の接着層を介して光入射面１ａに接着する場合と異なり、接着層６を介してタブ電極２へ暗電流が流れるのを抑制することができる。これにより、光起電力モジュールの特性の低下を抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、絶縁性の接着層６を、タブ電極２が配置される領域で、かつ、フィンガー電極１８が形成されていない領域に設けることによって、タブ電極２とフィンガー電極１８との電気的な接続を妨げることなく、タブ電極２が配置される領域において、光入射面１ａとタブ電極２とを絶縁性の接着層６を介して接着することができる。この場合、絶縁性の接着層６を、タブ電極２が配置される領域で、かつ、Ｙ方向に隣接するフィンガー電極１８間に位置する領域の各々に設けることによって、タブ電極２が配置される領域において、光入射面１ａとタブ電極２との接着領域を増加させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、半田層７を介して、タブ電極２とフィンガー電極１８とを電気的に接続することによって、容易に、半田層７により、タブ電極２とフィンガー電極１８とを電気的に接続することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光起電力素子１の裏面側におけるタブ電極２の接続を、光起電力素子１の表面側におけるタブ電極２の接続と同様に行うことによって、光起電力素子１の裏面側においても、タブ電極２の剥離を抑制することができる。

次に、図１〜図７を参照して、第１実施形態による光起電力モジュールの製造プロセスについて説明する。

まず、図３〜図５に示すように、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、約１８０μｍ〜約３００μｍの厚みを有するｎ型単結晶シリコン基板１１上に、約５ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｉ型非晶質シリコン層１２および約５ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｐ型非晶質シリコン層１３を順次形成する。この後、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｎ型単結晶シリコン基板１１の下面上に、約５ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｉ型非晶質シリコン層１５および約５ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｎ型非晶質シリコン層１６を順次形成する。次に、スパッタリング法を用いて、ｐ型非晶質シリコン層１３上に、約３０ｎｍ〜約１５０ｎｍの厚みを有するＩＴＯ膜１４を形成した後、ｎ型非晶質シリコン層１６の下面上にも、約３０ｎｍ〜約１５０ｎｍの厚みを有するＩＴＯ膜１７を形成する。

次に、図４および図５に示すように、スクリーン印刷法を用いて、ＩＴＯ膜１４上の所定領域に、Ａｇの微粉末が練り込まれたエポキシ樹脂などからなる導電性ペーストを塗布する。この後、導電性ペーストを硬化させることによって、ＩＴＯ膜１４上の所定領域に、約１０μｍ〜約５０μｍの厚みを有する導電性材料からなる表面側のフィンガー電極１８を形成する。この際、図６に示すように、表面側のフィンガー電極１８を、Ｘ方向に延びるように、かつ、Ｘ方向と直交するＹ方向に互いに約２ｍｍの間隔を隔てて複数形成する。この後、上記した表面側のフィンガー電極１８の形成プロセスと同様の形成プロセスを用いて、ＩＴＯ膜１７の下面上の所定領域にも、表面側のフィンガー電極１８と同様の形状を有する裏面側のフィンガー電極１９を複数形成する。これにより、第１実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子１が形成される。

次に、図７に示すように、スクリーン印刷法を用いて、表面側のタブ電極２が配置される領域で、かつ、ＩＴＯ膜１４上のＹ方向に隣接するフィンガー電極１８間に位置する領域の各々に、アクリル系の熱硬化型樹脂からなる、後に接着層６となる絶縁性の樹脂ペーストからなる接着剤を塗布する。また、スクリーン印刷法を用いて、表面側のタブ電極２が配置される領域において、複数のフィンガー電極１８の各々の上面上に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕからなるとともに、後に半田層７となる半田ペーストを塗布する。

この後、上記した樹脂ペーストおよび半田ペーストが塗布された領域に、約２００μｍ〜約４００μｍの厚みと、約１ｍｍ〜約２ｍｍの幅とを有する銅箔からなるタブ電極２を押付ける。この状態で、熱風加熱法を用いて、約１５０℃〜約２００℃の温度条件下で、約１０分〜約６０分の熱処理を行うことによって、樹脂ペーストを硬化させる。これにより、樹脂ペーストが接着層６となるとともに、その接着層６を介して、ＩＴＯ膜１４の表面（光入射面１ａ）とタブ電極２とが接着される。この後、熱風加熱法を用いて、約２３０℃〜約２６０℃の温度条件下で熱処理を行うことによって、半田ペーストを硬化させる。これにより、半田ペーストが半田層７となるとともに、その半田層７を介して、タブ電極２とフィンガー電極１８とが電気的に接続される。このようにして、図２に示すように、光起電力素子１の表面側に、タブ電極２を接続する。

なお、光起電力素子１の裏面側においても、上記した表面側のタブ電極２の接続プロセスと同様の接続プロセスを用いて、タブ電極２を接続する。すなわち、タブ電極２を、絶縁性の接着層６を介して、光入射面１ｂに接着するとともに、半田層７を介して、フィンガー電極１９と電気的に接続する。

最後に、図１に示すように、ガラスからなる表面保護材４の上に、後に充填材３となるＥＶＡシート、タブ電極２により接続した複数の光起電力素子１、後に充填材３となるＥＶＡシート、および、ＰＶＦからなる裏面保護材５を順次積層する。この後、加熱しながら真空ラミネート処理を行うことによって、第１実施形態による光起電力モジュールが形成される。

図８は、第１実施形態の第１変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子のフィンガー電極の形状を示した平面図であり、図９は、第１実施形態の第１変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子からタブ電極を取り外した状態を示した平面図である。

図８および図９を参照して、この第１実施形態の第１変形例の光起電力素子２１では、上記第１実施形態と同様、表面側の光入射面１ａ上の所定領域に、フィンガー電極２８ａのみによって構成された集電極が形成されている。この集電極としてのフィンガー電極２８ａは、Ｘ方向に延びるように、かつ、Ｘ方向と直交するＹ方向（タブ電極２の延びる方向）に所定の間隔を隔てて複数形成されている。また、各々のフィンガー電極２８ａは、約１０μｍ〜約５０μｍの厚みと、約１００μｍのＹ方向の幅とを有するとともに、Ａｇの微粉末が練り込まれたエポキシ樹脂などからなる導電性ペーストによって形成された導電性材料からなる。

ここで、第１実施形態の第１変形例では、図８に示すように、複数のフィンガー電極２８ａは、３本のフィンガー電極２８ａをそれぞれ含む複数の組２８に分けられている。そして、同一の組２８に含まれる３本のフィンガー電極２８ａは、タブ電極２が配置される領域における隣接するフィンガー電極２８ａ間のＹ方向の距離Ｌ１が、タブ電極２が配置されない領域における隣接するフィンガー電極２８ａ間のＹ方向の距離Ｌ２よりも小さくなるように形成されている。

なお、図示しないが、第１実施形態の第１変形例では、裏面側の光入射面上の所定領域にも、表面側のフィンガー電極２８ａと同様の形状を有するとともに、表面側のフィンガー電極２８ａと同様の材料からなるフィンガー電極が複数形成されている。

また、第１実施形態の第１変形例による光起電力モジュールでは、図９に示すように、タブ電極２は、光起電力素子２１の表面側の発電領域に対応する領域において、アクリル系の熱硬化型樹脂からなる絶縁性の接着層２６を介して、光入射面１ａに直接接着されている。そして、第１実施形態の第１変形例では、光入射面１ａとタブ電極２とを接着する絶縁性の接着層２６は、光起電力素子２１の発電領域に対応する領域で、かつ、フィンガー電極２８ａが形成されていない領域に設けられている。具体的には、第１実施形態の第１変形例では、絶縁性の接着層２６は、タブ電極２が配置される領域で、かつ、Ｙ方向に隣接する３本のフィンガー電極２８ａを含む組２８間に位置する領域の各々に設けられている。

また、第１実施形態の第１変形例では、タブ電極２が配置される領域において、複数のフィンガー電極２８ａの各々の上面上に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕからなる半田層２７が設けられている。この半田層２７によって、タブ電極２とフィンガー電極２８ａとが電気的に接続されている。

なお、光起電力素子２１の裏面側におけるタブ電極２の接続方法は、上記した光起電力素子２１の表面側におけるタブ電極２の接続方法と同様である。

第１実施形態の第１変形例では、上記のように、同一の組２８に含まれる３本のフィンガー電極２８ａを、タブ電極２が配置される領域における隣接するフィンガー電極２８ａ間のＹ方向の距離Ｌ１が、タブ電極２が配置されない領域における隣接するフィンガー電極２８ａ間のＹ方向の距離Ｌ２よりも小さくなるように形成するとともに、絶縁性の接着層２６を、タブ電極２が配置される領域で、かつ、Ｙ方向に隣接する組２８間に位置する領域の各々に設けることによって、タブ電極２が配置される領域において、隣接するフィンガー電極２８ａ間のＹ方向の距離が大きくなるので、その分、隣接するフィンガー電極２８ａ間に配置される接着層２６の塗布領域の面積を大きくすることができる。これにより、光入射面１ａに対する絶縁性の接着層２６の塗布を容易に行うことができる。

なお、第１実施形態の第１変形例のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

図１０は、第１実施形態の第２変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子のフィンガー電極の形状を示した平面図であり、図１１は、第１実施形態の第２変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子からタブ電極を取り外した状態を示した平面図である。

図１０および図１１を参照して、この第１実施形態の第２変形例の光起電力素子３１では、上記第１実施形態と同様、表面側の光入射面１ａ上の所定領域に、フィンガー電極３８ａのみによって構成された集電極が形成されている。この集電極としてのフィンガー電極３８ａは、Ｘ方向に延びるように、かつ、Ｘ方向と直交するＹ方向（タブ電極２の延びる方向）に所定の間隔を隔てて複数形成されている。また、各々のフィンガー電極３８ａは、約１０μｍ〜約５０μｍの厚みと、約１００μｍのＹ方向の幅とを有するとともに、Ａｇの微粉末が練り込まれたエポキシ樹脂などからなる導電性ペーストによって形成された導電性材料からなる。

ここで、第１実施形態の第２変形例では、図１０に示すように、複数のフィンガー電極３８ａは、３本のフィンガー電極３８ａをそれぞれ含む複数の組３８に分けられている。そして、同一の組３８に含まれる３本のフィンガー電極３８ａは、タブ電極２が配置される領域において、３本のフィンガー電極３８ａの内の１本のフィンガー電極３８ａに集合されている。この第１実施形態の第２変形例では、タブ電極２が配置される領域に位置する集合されたフィンガー電極３８ａのＹ方向の幅Ｗ１は、タブ電極２が配置されない領域に位置する各々のフィンガー電極３８ａのＹ方向の幅Ｗ２（約１００μｍ）と実質的に同じである。

なお、図示しないが、第１実施形態の第２変形例では、裏面側の光入射面上の所定領域にも、表面側のフィンガー電極３８ａと同様の形状を有するとともに、表面側のフィンガー電極３８ａとたとえば同様の材料からなるフィンガー電極が複数形成されている。

また、第１実施形態の第２変形例による光起電力モジュールでは、図１１に示すように、タブ電極２は、光起電力素子３１の表面側の発電領域に対応する領域において、アクリル系の熱硬化型樹脂からなる絶縁性の接着層３６を介して、光入射面１ａに直接接着されている。そして、第１実施形態の第２変形例では、光入射面１ａとタブ電極２とを接着する絶縁性の接着層３６は、光起電力素子３１の発電領域に対応する領域で、かつ、フィンガー電極３８ａが形成されていない領域に設けられている。具体的には、第１実施形態の第２変形例では、絶縁性の接着層３６は、タブ電極２が配置される領域で、かつ、Ｙ方向に隣接する３本のフィンガー電極３８ａを含む組３８間に位置する領域の各々に設けられている。

また、第１実施形態の第２変形例では、タブ電極２が配置される領域において、複数のフィンガー電極３８ａの上面上に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕからなる半田層３７が設けられている。この半田層３７によって、タブ電極２とフィンガー電極３８ａとが電気的に接続されている。

なお、光起電力素子３１の裏面側におけるタブ電極２の接続方法は、上記した光起電力素子３１の表面側におけるタブ電極２の接続方法と同様である。

第１実施形態の第２変形例では、上記のように、同一の組３８に含まれる３本のフィンガー電極３８ａを、タブ電極２が配置される領域において、３本のフィンガー電極３８ａの内の１本のフィンガー電極３８ａに集合させるとともに、絶縁性の接着層３６を、タブ電極２が配置される領域で、かつ、Ｙ方向に隣接する組３８間に位置する領域の各々に設けることによって、タブ電極２が配置される領域において、フィンガー電極３８ａが形成されていない領域の面積を大きくすることができるので、光入射面１ａとタブ電極２との接着領域の面積を大きくすることができる。これにより、光入射面１ａとタブ電極２との間の接着強度を大きくすることができる。

なお、第１実施形態の第２変形例のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

図１２は、第１実施形態の第３変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子のフィンガー電極の形状を示した平面図であり、図１３は、第１実施形態の第３変形例による光起電力モジュールを構成する光起電力素子からタブ電極を取り外した状態を示した平面図である。

図１２および図１３を参照して、この第１実施形態の第３変形例の光起電力素子４１では、上記第１実施形態と同様、表面側の光入射面１ａ上の所定領域に、フィンガー電極４８ａのみによって構成された集電極が形成されている。この集電極としてのフィンガー電極４８ａは、Ｘ方向に延びるように、かつ、Ｘ方向と直交するＹ方向（タブ電極２の延びる方向）に所定の間隔を隔てて複数形成されている。また、各々のフィンガー電極４８ａは、約１０μｍ〜約５０μｍの厚みと、約１００μｍのＹ方向の幅とを有するとともに、Ａｇの微粉末が練り込まれたエポキシ樹脂などからなる導電性ペーストによって形成された導電性材料からなる。

ここで、第１実施形態の第３変形例では、図１２に示すように、複数のフィンガー電極４８ａは、３本のフィンガー電極４８ａをそれぞれ含む複数の組４８に分けられている。そして、同一の組４８に含まれる３本のフィンガー電極４８ａは、タブ電極２が配置される領域において、３本のフィンガー電極４８ａの内の１本のフィンガー電極４８ａに集合されている。この第１実施形態の第３変形例では、タブ電極２が配置される領域に位置する集合されたフィンガー電極４８ａのＹ方向の幅Ｗ１１（約３００μｍ〜約１ｍｍ）は、タブ電極２が配置されない領域に位置する各々のフィンガー電極４８ａのＹ方向の幅Ｗ１２（約１００μｍ）よりも大きい。

なお、図示しないが、第１実施形態の第３変形例では、裏面側の光入射面上の所定領域にも、表面側のフィンガー電極４８ａと同様の形状を有するとともに、表面側のフィンガー電極４８ａと同様の材料からなるフィンガー電極が複数形成されている。

また、第１実施形態の第３変形例による光起電力モジュールでは、図１３に示すように、タブ電極２は、光起電力素子４１の表面側の発電領域に対応する領域において、アクリル系の熱硬化型樹脂からなる絶縁性の接着層４６を介して、光入射面１ａに直接接着されている。そして、第１実施形態の第３変形例では、光入射面１ａとタブ電極２とを接着する絶縁性の接着層４６は、光起電力素子４１の発電領域に対応する領域で、かつ、フィンガー電極４８ａが形成されていない領域に設けられている。具体的には、第１実施形態の第３変形例では、絶縁性の接着層４６は、タブ電極２が配置される領域で、かつ、Ｙ方向に隣接する３本のフィンガー電極４８ａを含む組４８間に位置する領域の各々に設けられている。

また、第１実施形態の第３変形例では、タブ電極２が配置される領域において、大きいＹ方向の幅Ｗ１１（図１２参照）を有するフィンガー電極４８ａの上面上に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕからなる半田層４７が設けられている。この半田層４７によって、タブ電極２とフィンガー電極４８ａとが電気的に接続されている。

なお、光起電力素子４１の裏面側におけるタブ電極２の接続方法は、上記した光起電力素子４１の表面側におけるタブ電極２の接続方法と同様である。

第１実施形態の第３変形例では、上記のように、同一の組４８に含まれる３本のフィンガー電極４８ａを、タブ電極２が配置される領域において、３本のフィンガー電極４８ａの内の１本のフィンガー電極４８ａに集合させるとともに、絶縁性の接着層４６を、タブ電極２が配置される領域で、かつ、Ｙ方向に隣接する組４８間に位置する領域の各々に設けることによって、上記第１実施形態の第２変形例と同様、光入射面１ａとタブ電極２との接着領域の面積を大きくすることができるので、光入射面１ａとタブ電極２との間の接着強度を大きくすることができる。

また、第１実施形態の第３変形例では、上記のように、タブ電極２が配置される領域に位置する集合されたフィンガー電極４８ａのＹ方向の幅Ｗ１１を、タブ電極２が配置されない領域に位置する各々のフィンガー電極４８ａのＹ方向の幅Ｗ１２よりも大きくすることによって、タブ電極２が配置される領域において、タブ電極２とフィンガー電極４８ａとの接触面積を大きくすることができるので、タブ電極２とフィンガー電極４８ａとの間の接触抵抗を小さくすることができる。

なお、第１実施形態の第３変形例のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態）
図１４は、本発明の第２実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子にタブ電極が接続された状態を示した平面図である。図１５〜図１７は、それぞれ、図１４の４００−４００線、５００−５００線および６００−６００線に沿った断面図である。図１８は、図１４に示した第２実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子のフィンガー電極の形状を示した平面図であり、図１９は、図１４に示した第２実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子からタブ電極を取り外した状態を示した平面図である。図１４〜図１９を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、フィンガー電極を、タブ電極が配置される領域において分断する場合について説明する。

この第２実施形態による光起電力モジュールでは、図１４に示すように、複数の光起電力素子５１を電気的に接続するタブ電極５２は、後述する集電極としてのフィンガー電極５８（５９）と電気的に接続するように、かつ、Ｘ方向（フィンガー電極５８（５９）の延びる方向）と直交するＹ方向に延びるように配置されている。このタブ電極５２は、約２００μｍ〜約４００μｍの厚みと、約１ｍｍ〜約２ｍｍの幅とを有する銅箔からなる。

また、第２実施形態の光起電力素子５１では、図１５〜図１７に示すように、上記第１実施形態の光起電力素子１と同様、ｎ型単結晶シリコン基板１１上に、ｉ型非晶質シリコン層１２、ｐ型非晶質シリコン層１３およびＩＴＯ膜１４が順次形成されている。また、ｎ型単結晶シリコン基板１１の下面上に、ｉ型非晶質シリコン層１５、ｎ型非晶質シリコン層１６およびＩＴＯ膜１７が順次形成されている。

また、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様、ＩＴＯ膜１４のｎ型単結晶シリコン基板１１とは反対側の表面が、表面側の光入射面１ａとなるとともに、ＩＴＯ膜１７のｎ型単結晶シリコン基板１１とは反対側の表面が、裏面側の光入射面１ｂとなる。また、光入射面１ａおよび１ｂは、発電領域に対応する領域に配置されている。

また、図１６に示すように、表面側の光入射面１ａ上の所定領域には、約１０μｍ〜約５０μｍの厚みを有するとともに、Ａｇの微粉末が練り込まれたエポキシ樹脂などからなる導電性ペーストによって形成された導電性材料からなるフィンガー電極５８が形成されている。また、図１８に示すように、フィンガー電極５８は、Ｘ方向に延びるように、かつ、Ｘ方向と直交するＹ方向（タブ電極５２の延びる方向）に互いに約２ｍｍの間隔を隔てて複数形成されている。また、各々のフィンガー電極５８は、約１００μｍのＹ方向の幅を有する。

ここで、第２実施形態の光起電力素子５１では、フィンガー電極５８は、タブ電極５２が配置される領域を横切らないように、タブ電極５２が配置される領域において分断されている。すなわち、第２実施形態では、Ｘ方向に延びる各々のフィンガー電極５８は、３つに分割されている。

なお、図１６に示すように、裏面側の光入射面１ｂ上の所定領域にも、表面側のフィンガー電極５８と同様の形状を有するとともに、表面側のフィンガー電極５８と同様の材料からなるフィンガー電極５９が複数形成されている。また、第２実施形態の光起電力素子５１の集電極は、上記したフィンガー電極５８および５９のみによって構成されている。すなわち、第２実施形態の光起電力素子５１には、フィンガー電極５８および５９で収集された電流を集合させるためのバスバー電極が設けられていない。

また、第２実施形態による光起電力モジュールでは、図１５〜図１７に示すように、タブ電極５２は、光起電力素子５１の表面側の発電領域に対応する領域において、アクリル系の熱硬化型樹脂からなる絶縁性の接着層５６を介して、光入射面１ａに直接接着されている。そして、第２実施形態では、図１９に示すように、光入射面１ａとタブ電極５２とを接着する絶縁性の接着層５６は、光起電力素子５１の発電領域に対応する領域で、かつ、フィンガー電極５８が形成されていない領域に設けられている。具体的には、第２実施形態では、絶縁性の接着層５６は、タブ電極５２が配置される領域で、かつ、Ｙ方向（タブ電極５２の延びる方向）に沿って連続して延びるように設けられている。

また、第２実施形態では、図１６および図１９に示すように、光入射面１ａ上のタブ電極５２が配置される領域のＸ方向の両側に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕからなる半田層５７が設けられている。この半田層５７によって、タブ電極５２および絶縁性の接着層５６のＸ方向側の側面部分において、タブ電極５２の側面の一部とフィンガー電極５８の分断された端部とが電気的に接続されている。

なお、図１５〜図１７に示すように、光起電力素子５１の裏面側におけるタブ電極５２の接続方法は、上記した光起電力素子５１の表面側におけるタブ電極５２の接続方法と同様である。すなわち、タブ電極５２は、光起電力素子５１の裏面側の発電領域に対応する領域において、絶縁性の接着層５６を介して、光入射面１ｂに直接接着されている。また、タブ電極５２は、半田層５７を介して、フィンガー電極５９と電気的に接続されている。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、光起電力素子５１の表面側の発電領域に対応する領域において、タブ電極５２を、絶縁性の接着層５６を介して光入射面１ａに直接接着することによって、光入射面１ａとタブ電極５２との間の接着強度を、光入射面１ａ上に導電性ペーストから形成されてなるバスバー電極を介してタブ電極５２を接合する場合における光入射面１ａとタブ電極５２との間の接着強度よりも大きくすることができるので、タブ電極５２が光入射面１ａから剥離するのを抑制することができる。この結果、導電性ペーストから形成されてなるフィンガー電極（集電極）５８を含む場合にも、タブ電極５２の剥離を抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、フィンガー電極５８を、タブ電極５２が配置される領域において分断することによって、タブ電極５２が配置される領域には、フィンガー電極５８が形成されないので、絶縁性の接着層５６を、Ｙ方向に沿って連続して延びるように設けることができる。これにより、光入射面１ａとタブ電極５２との接着領域の面積をより大きくすることができるので、光入射面１ａとタブ電極５２との間の接着強度をより大きくすることができる。この場合、タブ電極５２および絶縁性の接着層５６のＸ方向側の側面部分において、タブ電極５２の側面とフィンガー電極５８の分断された端部とを半田層５７を介して電気的に接続することによって、フィンガー電極５８をタブ電極５２が配置される領域において分断したとしても、容易に、半田層５７を介して、タブ電極５２とフィンガー電極５８とを電気的に接続することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、光起電力素子５１の裏面側におけるタブ電極５２の接続を、光起電力素子５１の表面側におけるタブ電極５２の接続と同様に行うことによって、光起電力素子５１の裏面側においても、タブ電極５２の剥離や発電領域の減少を抑制することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

次に、図１４〜図１９を参照して、第２実施形態による光起電力モジュールの製造プロセスについて説明する。

まず、図１５〜図１７に示すように、上記第１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ＩＴＯ膜１４および１７までを形成する。

次に、図１６に示すように、スクリーン印刷法を用いて、ＩＴＯ膜１４上の所定領域に、Ａｇの微粉末が練り込まれたエポキシ樹脂などからなる導電性ペーストを塗布する。この後、導電性ペーストを硬化させることによって、ＩＴＯ膜１４上の所定領域に、約１０μｍ〜約５０μｍの厚みを有する導電性材料からなる表面側のフィンガー電極５８を形成する。この際、図１８に示すように、表面側のフィンガー電極５８を、Ｘ方向に延びるように、かつ、タブ電極５２が配置される領域を横切らないように形成する。さらに、表面側のフィンガー電極５８を、Ｘ方向と直交するＹ方向に互いに約２ｍｍの間隔を隔てて複数形成する。この後、上記した表面側のフィンガー電極５８の形成プロセスと同様の形成プロセスを用いて、ＩＴＯ膜１７の下面上の所定領域にも、表面側のフィンガー電極５８と同様の形状を有する裏面側のフィンガー電極５９を複数形成する。これにより、第２実施形態による光起電力モジュールを構成する光起電力素子５１が形成される。

次に、図１９に示すように、スクリーン印刷法を用いて、表面側のタブ電極５２が配置される領域において、ＩＴＯ膜１４上に、Ｙ方向に沿って連続して延びるように、アクリル系の熱硬化型樹脂からなるとともに、後に接着層５６となる絶縁性の樹脂ペーストを塗布する。また、スクリーン印刷法を用いて、表面側のＩＴＯ膜１４上のタブ電極５２が配置される領域のＸ方向の両側に、各フィンガー電極５８のタブ電極５２が配置される領域側の端部と接触するように、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕからなるとともに、後に半田層５７となる半田ペーストを塗布する。

この後、上記した樹脂ペーストが塗布された領域に、約２００μｍ〜約４００μｍの厚みと、約１ｍｍ〜約２ｍｍの幅とを有する銅箔からなるタブ電極５２を押付ける。この状態で、熱風加熱法を用いて、約１５０℃〜約２００℃の温度条件下で、約１０分〜約６０分の熱処理を行うことによって、樹脂ペーストを硬化させる。これにより、樹脂ペーストが接着層５６となるとともに、その接着層５６を介して、ＩＴＯ膜１４の表面（光入射面１ａ）とタブ電極５２とが接着される。この後、熱風加熱法を用いて、約２３０℃〜約２６０℃の温度条件下で熱処理を行うことによって、半田ペーストを硬化させる。これにより、半田ペーストが半田層５７となるとともに、その半田層５７を介して、タブ電極５２とフィンガー電極５８とが電気的に接続される。このようにして、図１４に示すように、光起電力素子５１の表面側に、タブ電極５２を接続する。

なお、光起電力素子５１の裏面側においても、上記した表面側のタブ電極５２の接続プロセスと同様の接続プロセスを用いて、タブ電極５２を接続する。すなわち、タブ電極５２を、絶縁性の接着層５６を介して、光入射面１ｂに接着するとともに、半田層５７を介して、フィンガー電極５９と電気的に接続する。

なお、第２実施形態のこの後の光起電力モジュールの製造プロセスは、上記第１実施形態のタブ電極２を接続した後の製造プロセスと同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、タブ電極を接着するための接着剤として、アクリル系の熱硬化型樹脂からなる絶縁性の樹脂ペーストを用いたが、本発明はこれに限らず、アクリル系以外の熱硬化型樹脂からなる絶縁性の樹脂ペーストを用いてもよい。アクリル系以外の熱硬化型樹脂としては、たとえば、シリコン系やエポキシ系の熱硬化型樹脂がある。また、ＵＶ硬化型樹脂やＵＶ・熱硬化型樹脂などからなる絶縁性の樹脂ペーストを用いてもよい。なお、ＵＶ硬化型樹脂やＵＶ・熱硬化型樹脂からなる絶縁性の樹脂ペーストを硬化させる際には、以下のＵＶ照射条件下で行うのが好ましい。すなわち、好ましいＵＶ照射条件は、ＵＶ照射強度：約１００ｍＷ／ｃｍ２〜約６００ｍＷ／ｃｍ２、ＵＶ照射時間：約１分〜約５分である。また、ＵＶ・熱硬化型樹脂からなる絶縁性の樹脂ペーストを硬化させる際には、ＵＶ照射を行わずに、約１００℃〜約１８０℃の温度条件下で、約１０分〜約９０分の熱処理を行ってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、スクリーン印刷法を用いて、樹脂ペーストおよび半田ペーストをＩＴＯ膜の表面上に塗布したが、本発明はこれに限らず、微小（微細）な領域に形成することが可能であれば、スクリーン印刷法以外の形成法を用いて、樹脂ペーストおよび半田ペーストをＩＴＯ膜の表面上に形成してもよい。たとえば、ディスペンサを用いて、樹脂ペーストおよび半田ペーストをＩＴＯ膜の表面上に塗布してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、熱風加熱法を用いて、樹脂ペーストおよび半田ペーストを硬化させたが、本発明はこれに限らず、熱風加熱法以外の加熱法を用いて、樹脂ペーストおよび半田ペーストを硬化させてもよい。熱風加熱法以外の加熱法としては、たとえば、リフロー加熱法、ビーム照射加熱法およびレーザ照射加熱法などがある。

また、上記第１および第２実施形態では、銅箔からなるタブ電極を用いたが、本発明はこれに限らず、銅以外の材料からなる箔状のタブ電極を用いてもよいし、ワイヤ状のタブ電極を用いてもよい。また、予め半田がコーティングされた箔状（ワイヤ状）のタブ電極を用いてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、半導体層上にＩＴＯ膜を形成することにより、ＩＴＯ膜の表面を光入射面としたが、本発明はこれに限らず、半導体層上にＩＴＯ膜を形成しない素子に適用してもよい。また、ＩＴＯ膜に変えて他の透明導電膜を用いてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、光起電力モジュールを構成する光起電力素子として、ｎ型単結晶シリコン基板とｐ型非晶質シリコン層との間、および、ｎ型単結晶シリコン基板とｎ型非晶質シリコン層との間に、それぞれ、ｉ型非晶質シリコン層を形成した構造を有する光起電力素子を用いたが、本発明はこれに限らず、単結晶型、アモルファス型および微結晶型などのその他種々のタイプの光起電力素子を用いた光起電力モジュールにも適用可能である。

また、上記第１および第２実施形態では、半導体層上のＩＴＯ膜の表面上に、絶縁性の接着層を介してタブ電極を接着したが、本発明はこれに限らず、半導体層上にＩＴＯ膜を形成せずに、半導体層の表面上に絶縁性の接着層を介してタブ電極を接着してもよい。また、半導体層の表面の一部が露出するように半導体層上にＩＴＯ膜を形成し、半導体層の露出した表面上に絶縁性の接着層を介してタブ電極を接着してもよい。このように構成すれば、ＩＴＯ膜の表面上に絶縁性の接着層を介してタブ電極を接着する場合に比べて、素子とタブ電極との接着強度を高めることができる。

また、上記第１および第２実施形態では、樹脂ペーストおよび半田ペーストを、互いに異なる熱処理プロセスを用いて硬化させたが、本発明はこれに限らず、樹脂ペーストおよび半田ペーストを、同一の熱処理プロセスを用いて硬化させてもよい。

また、上記第１実施形態では、半田層を介して、タブ電極とフィンガー電極とを電気的に接続したが、本発明はこれに限らず、半田層を介さずに、フィンガー電極にタブ電極を接触させることによって、タブ電極とフィンガー電極とを電気的に接続してもよい。

１、２１、３１、４１、５１ 光起電力素子
１ａ、１ｂ 光入射面
２、５２ タブ電極
６、２６、３６、４６、５６ 接着層
７、２７、３７、４７、５７ 半田層
１１ ｎ型単結晶シリコン基板（光電変換層、半導体層）
１２、１５ ｉ型非晶質シリコン層（半導体層）
１３ ｐ型非晶質シリコン層（半導体層）
１６ ｎ型非晶質シリコン層（半導体層）
１８、２８ａ、３８ａ、４８ａ、５８ フィンガー電極
２８、３８、４８ 組

Claims (9)

1. タブにより電気的に接続された複数の光起電力素子を備える光起電力モジュールであって、前記光起電力素子は前記タブが電気的に接続される複数の集電極を有し、前記タブは夫々の集電極に電気的に接続されている、光起電力モジュール。
2. 前記集電極は複数のフィンガー電極と各フィンガー電極が集合する集合部を有し、前記タブは前記複数の集電極の夫々の集合部に電気的に接続されている、請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記複数のフィンガー電極は所定の間隔を隔てて互いに平行に設けられ、前記複数のフィンガー電極のうち一のフィンガー電極は直線状に前記集合部に集合し、他のフィンガー電極は前記一のフィンガー電極側に集合するように角度を変えて前記集合部に集合する、請求項２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記複数の集電極の夫々の前記集合部は所定の間隔を隔てて配され、前記タブの表面と隣接する前記集合部の間に位置する前記光起電力素子の表面との間には絶縁層が配されている、請求項２または３に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記絶縁層は絶縁性の接着層である、請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記タブと前記集合部とは半田によって電気的に接続されている、請求項２乃至５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
7. タブが接続される電極を備える光起電力素子であって、前記電極は複数の集電極を備え、夫々の前記集電極は複数のフィンガー電極と各フィンガー電極が集合する集合部を有し、夫々の前記集電極が前記タブに接続される、光起電力素子。
8. 夫々の前記集電極は所定の間隔を隔てて配されている、請求項７記載の光起電力素子。
9. 前記複数のフィンガー電極は所定の間隔を隔てて互いに平行に設けられ、前記複数のフィンガー電極のうち一のフィンガー電極は直線状に前記集合部に集合し、他のフィンガー電極は前記一のフィンガー電極側に集合するように角度を変えて前記集合部に集合する、請求項７または８記載の光起電力素子。

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