JP2011077252A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】配線構造が簡素化された太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】金属基板の少なくとも表面に形成された絶縁層上に光電変換素子が複数形成されて接続された太陽電池サブモジュールの表面および裏面の両面に接着充填層および保護層がラミネートされた太陽電池モジュールにおいて、太陽電池サブモジュールの正極または負極に接続され、正極または負極の出力を保護層の外部に取り出す第１のリード線と、太陽電池サブモジュールの負極または正極を金属基板に接続させる接電部と、金属基板に接続され、金属基板を導体として接電部を介して接続された負極または正極と導通されて負極または正極の出力を保護層の外部に取り出す第２のリード線とを有する。この第２のリード線は金属基板の任意の位置で、一箇所以上で接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、絶縁層上に光電変換素子が複数形成されて接続された太陽電池サブモジュールの表面および裏面の両面に接着充填層および保護層がラミネートされた太陽電池モジュールに関し、特に、太陽電池サブモジュールの正極、負極からの出力を外部に取り出すためのリード線と太陽電池モジュールに付設した外部配線用の端子箱との間の配線構造が簡素化された太陽電池モジュールに関する。
現在、太陽電池の研究が盛んに行われている。太陽電池を構成する太陽電池モジュールにおいては、光吸収により電流を発生する半導体の光電変換層を裏面電極（下部電極）と透明電極（上部電極）とで挟んだ積層構造の光電変換素子を基板上に多数直列に接続しなる太陽電池サブモジュールを有する。
太陽電池モジュールとしては、更にこの太陽電池サブモジュールの表裏両面に、接着封止材および保護材をラミネートした上で、その裏面側に外部配線用の端子ボックスを一体に組付け、太陽電池サブモジュールの両端域に振り分けて形成した電力取り出し用の正極、負極と端子箱の接続導体との間に内部リード線を配線した構成のものが知られている。
この太陽電池モジュールにおいては、正極および負極からの出力の外部への取り出しは、太陽電池サブモジュール両端の端子部分に金属リボン等をハンダ付け等により接続し、絶縁層を間に挟んで折り返して接電箱に接続している（特許文献１、２参照）。
特許文献１には、透明絶縁基板上に、透明電極層、光起電力薄膜半導体層、裏面電極層を含む層が順次形成され、複数個の領域に分割されてなされる光起電力素子が電気的に接続され、その接続の終端として電力を集めるバス領域を有する薄膜太陽電池と、その薄膜太陽電池が形成された面を保護する充填材と裏面保護カバーを含む封止手段と、その薄膜太陽電池により発生した電力を外部に供給するための接続手段とを含む薄膜太陽電池モジュールにおいて、バス領域から接続手段までの配線が充填材に埋設され、その配線と裏面電極層との間にと別の充填材に埋設されたガラス不織布シートあるいは１６０℃耐熱の合成繊維不織布シートが存在する薄膜太陽電池モジュールが記載されている。
この特許文献１の薄膜太陽電池モジュールでは、充填材、配線、ガラス不織布シートあるいは１６０℃耐熱の合成繊維不織布シート、裏面保護カバーを敷設、組立後、真空ラミネート法によって固定されている。
また、特許文献１においては、バス領域は、薄膜太陽電池の発電領域の長辺の両側に設けられている。各バス領域に半田メッキ銅箔が形成されており、この半田メッキ銅箔にバス領域と電力を外部に出すための別の半田メッキ銅箔が接続されている（図１参照）。この別の半田メッキ銅箔は、薄膜太陽電池の発電領域の短辺中央近傍で、薄膜太陽電池の発電領域から突出するように略Ｌ字状に折り曲げられている。このような別の半田メッキ銅箔に端子ボックスが接続される（［００３３］、［００３４］参照）。
特許文献２には、フィルム基板上に光電変換素子を形成した薄膜太陽電池の表裏両面に接着封止材および保護材をラミネートしてなり、その裏面側に外部配線用の端子ボックスを一体に組付け、太陽電池の両端域に形成した電力取り出し用のプラス、マイナス電極と前記端子ボックスの接続導体との間に絶縁を保持した内部リード線を配線した太陽電池モジュールにおいて、一端を太陽電池の電極に接続して引き出した内部リード線を、太陽電池の側縁に沿ってその外側を迂回するように敷設し、太陽電池とともに接着封止材の間に挟み込んで封止支持した太陽電池モジュールが記載されている（請求項１、図１参照）。
特許文献２においては、リード線の一端側の接続部を太陽電池の電極に半田付け、あるいは導電性粘着テープで電気的に接続される。リード線の他端側は裏面側に向けてＬ字状に起立屈曲させた上で、太陽電池にラミネートした接着封止材、裏面保護材のスリット穴を貫通してモジュールの裏面側に引き出し、この引出し位置に合わせてモジュールに組付けた端子ボックスの接続端子と半田付けして接続されている（図２、図４、［００１７］参照）。
特許第３１２８１０号公報 特開２００４−３１６４６号公報
上述の特許文献１においては、内部配線となる別の半田メッキ銅箔の引き回しは、各バス領域の半田メッキ銅箔から薄膜太陽電池の発電領域の短辺中央近傍まで必要であるため、配線部材のコストが嵩むという問題点がある。
また、特許文献１においては、充填材、配線、ガラス不織布シートあるいは１６０℃耐熱の合成繊維不織布シート、裏面保護カバーを敷設、組立後、真空ラミネート法によって固定するため、別の半田メッキ銅箔を設けた配線経路に沿って薄膜太陽電池の表面が局部的に湾曲変形して盛り上がるようになるという問題点がある。
このように、特許文献１においては、接着充填層および表面保護材が別の半田メッキ銅箔に沿って盛り上がった凸部が形成されるため損傷、または局部的な応力集中により、太陽電池としての信頼性が悪くなるという問題点がある。
さらに、特許文献２においては、太陽電池サブモジュールの配線、リード線の引き回しは、太陽電池の電極から端子箱まで絶縁を保持した長いリード線を必要とするため、配線部材のコストが嵩むという問題点がある。
このように、特許文献１、２においては、配線がいずれも長くなるため、配線のレイアウトが複雑化し、その複雑さからモジュール敷設時の配線工程の作業性が悪くなる。さらには、敷設時の配線工程の作業性が悪いことにより、太陽電池を傷付ける等の損傷を与える虞があり、品質問題をもたらす原因となる。上述のように、特許文献１、２には、品質上、信頼性上の問題が生ずる等の問題点がある。
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、配線構造が簡素化された太陽電池モジュールを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、金属基板の少なくとも表面に形成された絶縁層上に光電変換素子が複数形成されて接続された太陽電池サブモジュールの表面および裏面の両面に接着充填層および保護層がラミネートされた太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池サブモジュールの正極または負極に接続され、前記正極または前記負極の出力を前記保護層の外部に取り出す第１のリード線と、前記太陽電池サブモジュールの前記負極または前記正極を前記金属基板に接続させる接電部と、前記金属基板に接続され、前記金属基板を導体として前記接電部を介して接続された前記負極または前記正極と導通されて、前記負極または前記正極の出力を前記保護層の外部に取り出す第２のリード線とを有し、前記第２のリード線は、前記金属基板の任意の位置で、一箇所以上で接続されていることを特徴とする太陽電池モジュールを提供するものである。
本発明においては、前記第１のリード線は、前記太陽電池サブモジュールの前記正極または前記負極に接続された第１の接続部を介して接続されており、前記第２のリード線は、前記第１の接続部近傍で前記金属基板に接続されていることが好ましい。
また、本発明においては、前記第２のリード線は、前記金属基板に第２の接続部を介して接続されていることが好ましい。
さらに、本発明においては、前記第１のリード線および前記第２のリード線は、それぞれ先端が、前記太陽電池サブモジュールの裏面側の前記保護層の外部に設けられた端子箱に接続されることが好ましい。
さらにまた、本発明においては、前記第１のリード線および前記第２のリード線は、それぞれ先端が前記太陽電池サブモジュールの裏面側の前記保護層に対して略垂直に突出して前記端子箱に接続されることが好ましい。
また、本発明においては、前記第２の接続部は、前記金属基板に設けられた帯状の導電性部材、または前記金属基板を挟み込む外部接続治具であることが好ましい。
また、本発明においては、前記第２のリード線と前記外部接続治具とは、ネジ、圧着端子または半田付けにより電気的に接続されていることが好ましい。
また、本発明においては、前記外部接続治具は、前記金属基板に少なくとも１つ設けられていることが好ましい。
また、本発明においては、例えば、前記金属基板は、アルミニウム板、ステンレス鋼板または鋼板により構成され、前記絶縁層は、アルミニウム、シリコン、チタンおよび鉄のいずれかの酸化膜、窒化膜または酸窒化膜により構成される。
また、本発明においては、前記光電変換素子は、裏面電極、光電変換層および透明電極を備えるものであることが好ましい。
また、本発明においては、前記光電変換層は、少なくとも１種のカルコパイライト構造の化合物半導体で構成されることが好ましい。
また、本発明においては、前記光電変換層は、Iｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体で構成されることが好ましい。
また、本発明においては、前記光電変換層は、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択された少なくとも１種のIｂ族元素と、Ａｌ、ＧａおよびＩｎからなる群より選択された少なくとも１種のIIIｂ族元素と、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択された少なくとも１種のVIｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体で構成されることが好ましい。
本発明によれば、太陽電池サブモジュールの正極または負極に接続され、正極または負極の出力を保護層の外部に取り出す第１のリード線と、太陽電池サブモジュールの負極または正極を金属基板に接続させる接電部と、金属基板に接続され、金属基板を導体として接電部を介して接続された負極または正極と導通されて負極または正極の出力を保護層の外部に取り出す第２のリード線とを有し、第２のリード線は金属基板の任意の位置に一箇所以上で接続させることにより、金属基板自体を導体として通電することができ、正極または負極からの出力を取り出す際に、両極性のうち正極または負極側のリード線を長く引き回すことがなくなり、配線構造を簡素化できる。このため、太陽電池モジュール全体で、配線長さを短くすることができる。これにより、配線にかかる材料費を抑えることができる。さらには、モジュール作製工程費、太陽電池モジュール敷設作業費等のコストを下げることができる。
また、本発明によれば、配線構造を単純にできるため、太陽電池モジュールの品質および信頼性を向上させることができる。更には、太陽電池モジュールの接続箱の位置も、太陽電池モジュールの中央ではなく、端部にすることができるため、美観上も優れたものとなり、太陽電池モジュールの商品価値を向上させることができる。
なお、本発明においては、外部接続治具を複数設けることにより、太陽電池モジュール間の配線が容易になり、所望の直並列接続をすることができる。
本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的斜視図である。 本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールを示す模式的平面図である。 図２に示す太陽電池サブモジュールの模式的断面図である。 本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールの配線構造の一部を示す模式的斜視図である。 本発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的斜視図である。 本発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールを示す模式的平面図である。 本発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールの配線構造の一部を示す模式的断面図である。 本発明の第３の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールを示す模式的平面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールの外部接続治具の第１の例を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池サブモジュールの外部接続治具の第２の例を示す模式的斜視図であり、（ｃ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池サブモジュールの外部接続治具の第３の例を示す模式的斜視図であり、（ｄ）は、図９（ｃ）に示す第３の例の外部接続治具の取付状態を示す模式的断面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールの外部接続治具の接続状態の第１の例を示す模式的平面図であり、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池サブモジュールの外部接続治具の接続状態の第２の例を示す模式的平面図であり、（ｃ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池サブモジュールの外部接続治具の接続状態の第３の例を示す模式的平面図である。
以下、添付の図面に示す実施形態に基づいて、本発明の太陽電池モジュールを詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールを示す模式的平面図である。図３は、図２に示す太陽電池サブモジュールの模式的断面図である。
図１に示すように、本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュール１０は、太陽電池サブモジュール１２と、この太陽電池サブモジュール１２の表面側に配置された接着充填層１４、水蒸気バリア層（保護層）１６および表面保護層（保護層）１８と、この太陽電池サブモジュール１２の裏面側に配置された接着充填層２０およびバックシート（保護層）２２と、後述するようにバックシート２２から突出させた第１のリード線５６、第２のリード線６０と接続される接続箱２４とを有する。
太陽電池サブモジュール１２と、太陽電池サブモジュール１２の表面側に配置された接着充填層１４、水蒸気バリア層１６および表面保護層１８と、この太陽電池サブモジュール１２の裏面側に配置された接着充填層２０およびバックシート２２とは、例えば、真空ラミネート法により、ラミネート加工されて一体化されている。
ここで、太陽電池サブモジュール１２の表面側とは、電力を得るための光を受ける側の面のことであり、裏面側とは、その表面の反対側のことである。
接続箱２４は、太陽電池モジュール１０で得られた電力を、太陽電池モジュール１０の外部に取り出すためのものであり、給電ケーブル等が接続される。この接続箱２４は、バックシート２２の表面２２ａの角部周辺に、例えば、シリコーン樹脂によって接着封止されて固定される。
接着充填層１４は、太陽電池サブモジュール１２を封止して保護するとともに、水蒸気バリア層１６と接着させるためのものである。
この接着充填層１４には、例えば、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、またはＰＶＢ（ポリビニルブチラール）が用いられる。
水蒸気バリア層１６は、太陽電池サブモジュール１２を水分から保護するためのものである。この水蒸気バリア層１６は、例えば、ＰＥＴまたはＰＥＮ等の透明フィルムにＳｉＯ２、ＳｉＮ等からなる無機層が形成されたもの、またはＰＥＴまたはＰＥＮ等の透明フィルムでＳｉＯ２、ＳｉＮ等からなる無機層を挟んだ構成のものが用いられる。
なお、水蒸気バリア層１６は、水蒸気透過率、酸素透過率等が所定の性能を満たすものであれば、その構成については特に限定されるものではない。
表面保護層１８は、汚れ等から太陽電池サブモジュール１２を守るとともに、汚れ等による太陽電池サブモジュール１２への入射光量の低下を抑制するものである。この表面保護層１８としては、例えば、フッ素系樹脂フィルムが用いられる。このフッ素系樹脂としては、例えば、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン）が用いられる。また、表面保護層１８の厚さは、例えば、２０〜２００μｍである。
太陽電池サブモジュール１２の裏面側に設けられる接着充填層２０は、表面側に設けられる接着充填層１４と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
バックシート２２は、太陽電池モジュール１０を裏側から保護するとともに、太陽電池モジュール１０の絶縁性を確保するためのものである。このバックシート２２には、ＰＥＴまたはＰＥＮ等の樹脂フィルムで、アルミニウム箔を挟んだ構造のものが用いられる。なお、バックシート２２においても、その構成については特に限定されるものではない。
図２および図３に示すように、本実施形態の太陽電池サブモジュール１２は、例えば、略長方形状の金属基板３０と、金属基板３０の表面３０ａに形成された絶縁層３２と、金属基板３０の裏面３０ｂの全面に形成された絶縁層３４とを有し、絶縁層３２の表面３２ａに太陽電池部３６が形成されている。
図２に示す太陽電池サブモジュール１２は、集積型と呼ばれるものであり、絶縁層３２の表面３２ａに裏面電極３８と光電変換層４０とバッファ層４２と透明電極４４とが順次積層されており、裏面電極３８、光電変換層４０、バッファ層４２および透明電極４４とにより光電変換素子５０が構成されている。
裏面電極３８は、隣り合う裏面電極３８と分離溝（Ｐ１）３９を設けて絶縁層３２の表面３２ａに形成されている。分離溝（Ｐ１）３９を埋めつつ光電変換層４０が裏面電極３８の上に形成されている。この光電変換層４０の表面にバッファ層４２が形成されている。これらの光電変換層４０とバッファ層４２とは、裏面電極３８にまで達する溝（Ｐ２）４３により、他の光電変換層４０とバッファ層４２と離間されている。この溝（Ｐ２）４３は、裏面電極３８の分離溝（Ｐ１）３９とは異なる位置に形成されている。
また、この溝（Ｐ２）４３を埋めつつバッファ層４２の表面に透明電極４４が形成されている。
透明電極４４、バッファ層４２および光電変換層４０を貫き裏面電極３８に達する開口溝（Ｐ３）４５が形成されている。各光電変換素子５０は、裏面電極３８と透明電極４４により、直列に接続されている。複数の光電変換素子５０により太陽電池部３６が構成される。
本実施形態の光電変換素子５０は、集積型のＣＩＧＳ構造と呼ばれるものであり、例えば、裏面電極３８がモリブデン電極で構成され、光電変換層４０がＣＩＧＳで構成され、バッファ層４２がＣｄＳで構成され、透明電極４４がＺｎＯで構成されている。
この光電変換素子５０に、透明電極４４側から光が入射されると、この光が透明電極４４およびバッファ層４２を通過し、光電変換層４０で起電力が発生し、例えば、透明電極４４から裏面電極３８に向かう電流が発生する。このため、図３中、左側の端の裏面電極３８が正極（プラス極）になり、右側の端の裏面電極３８が負極（マイナス極）になる。
なお、本実施形態の太陽電池部３６は、例えば、公知のＣＩＧＳ系の太陽電池の製造方法により製造することができる。また、裏面電極３８の分離溝（Ｐ１）３９、裏面電極３８にまで達する溝（Ｐ２）４３、裏面電極３８に達する開口溝（Ｐ３）４５は、レーザースクライブまたはメカニカルスクライブにより形成されたものである。
図３に示すように、太陽電池サブモジュール１２においては、太陽電池部３６の左端の裏面電極３８に、第１の接続部４６が設けられている。この第１の接続部４６は、例えば。細長い帯状の導電性部材で構成されている。導電性部材は、例えば、錫メッキ銅リボン、導電性テープである。導電性部材に、錫メッキ銅リボンを用いた場合、例えば、鉛フリー半田、例えば、セルソルザを用いて超音波半田付けをする。この場合、直線状に連続的に半田付けをしてもよいし、周期的に半田バンプを形成して半田付けしてもよい。これ以外にも、錫メッキ銅リボンを、導電接着材、導電性テープ等を用いて裏面電極３８に接続してもよい。
第１の接続部４６が設けられる裏面電極３８は、例えば、光電変換素子５０が形成されていた場合には、レーザースクライブまたはメカニカルスクライブにより、光電変換素子５０を取り除いて、第１の接続部４６を設ける裏面電極３８を露出させる。
金属基板３０の表面３０ａには、例えば、右端に絶縁層３２が形成されていない領域５２がある。この領域５２は、絶縁層３２の形成時に、マスクをしておき、形成することができる。領域５２は、これ以外にも、絶縁層３２を、例えば、レーザースクライブにより取り除いて形成してもよい。
裏面電極３８と領域５２の金属基板３０との表面３０ａとの導通を確保する接電部４８が設けられている。この接電部４８は、例えば、裏面電極３８と領域５２の金属基板３０の表面３０ａとに跨るように半田５４を用いて接続された導電性部材である。この導電性部材は、上述の第１の接続部４６に用いられる導電性部材と同様のものを用いることができる。接電部４８としては、単に裏面電極３８と領域５２の金属基板３０の表面３０ａとに跨るように半田を設けて電気的に接続したものでもよい。
また、接電部４８が接続される裏面電極３８は、例えば、光電変換素子５０が形成されていた場合には、レーザースクライブまたはメカニカルスクライブにより、光電変換素子５０を取り除いて、接電部４８を設ける裏面電極３８を露出させる。
また、図２に示すように、金属基板３０の外縁と太陽電池部３６の周縁部との間に、金属基板３０の絶縁層３２のない領域５２ａが形成されている。この領域５２ａは、上述の領域５２と同様にして形成することができる。
この領域５２ａに、第２の接続部５８が設けられている。この第２の接続部５８は、第１の接続部４６と同様の構成とすることができる。このため、第２の接続部５８の詳細な説明は省略する。
本実施形態においては、図１に示すように、第１の接続部４６に第１のリード線５６が接続されている。この第１のリード線５６は、絶縁スリーブ５７により接続部分以外は絶縁されている。
また、第２の接続部５８に第２のリード線６０が接続されている。この第２のリード線６０は、絶縁スリーブ６１により接続部分以外は絶縁されている。
本実施形態においては、第１のリード線５６が正極であり、第２のリード線６０が負極である。
第１のリード線５６は、正極に接続され、正極の出力（電位）をバックシート（保護層）２２の外部に取り出すものである。
また、第２のリード線６０は、第２の接続部５８を介して、金属基板３０に接続されており、この金属基板を導体として接電部４８を介して接続された負極と導通されている。この第２のリード線６０は、負極の出力（電位）をバックシート（保護層）２２の外部に取り出すものである。
図４において絶縁スリーブ５７、６１の図示は省略しているが、第１のリード線５６は、略コ字状に折り曲げられて、基板３０の側面３０ｃおよびバックシート２２の表面２２ａに沿って配線されて金属基板３０の裏側に廻され、更には先端５６ａがバックシート２２の表面２２ａに対して略垂直になるように折り曲げられて、略Ｌ字状に屈曲起立されている。
また、第２のリード線６０も、第１のリード線５６と同様に、略コ字状に折り曲げられて、基板３０の側面３０ｃおよびバックシート２２の表面２２ａに沿って配線されて金属基板３０の裏側に廻されて、更には先端５６ａがバックシート２２の表面２２ａに対して略垂直になるように折り曲げられて、略Ｌ字状に屈曲起立されている。
図１に示すように、第１のリード線５６および第２のリード線６０は、それぞれバックシート２２から突き抜けた状態で接続箱２４の端子（図示せず）に接続される。
本実施形態においては、太陽電池サブモジュール１２から電力を取り出す際に、金属基板３０を導体として利用して、絶縁層３２の一部を取り除いて領域５２ａを形成し、例えば、第２の接続部５８を接続することにより、負極の第２のリード線６０を、太陽電池部３６の周縁を取り囲むように配線する必要がなくなり、少なくとも第２のリード線６０の配線長を短くできて、配線構造を簡素化することができる。
このため、太陽電池モジュール１０全体で、配線長さを短くでき、これにより、配線にかかる材料費を抑えることができる。さらには、モジュール作製工程費、太陽電池モジュール敷設作業費等のコストを下げることができる。
なお、通電路となる金属基板３０の直列抵抗は、使用する金属材料により異なるが、モジュールサイズを長さ１２０ｃｍ×幅６０ｃｍとすると下記表１に示すようになる。下記表１に示すように、抵抗率が大きいＳＵＳ４３０基板においても、直列抵抗は問題とはならないレベルである。なお、下記表１に示す短辺間直列抵抗とは、モジュールの長辺方向における直列抵抗である。
Figure 2011077252
また、本実施形態によれば、配線構造を簡素化できるため、太陽電池モジュール１０の品質および信頼性を向上させることができる。更には、太陽電池モジュール１０の接続箱２４の取付位置も太陽電池モジュール１０の中央ではなく、角部周辺にすることができるため、美観上も優れたものとなり、太陽電池モジュール１０の商品価値を向上させることができる。
また、第２の接続部５８の長さは、接電部４８との導通、すなわち、右側の裏面電極３８との導通を確保することができれば、その長さは、極力短いことが好ましい。これにより、絶縁層３２を取り除く領域を小さくすることができ作業が容易になるとともに、第２の接続部５８の長さも短くでき材料費を削減することができる。
さらには、正極の第１のリード線５６および負極の第２のリード線６０を近付けて、金属基板３０の裏面側において、すぐのところで、接続箱２４に接続することができるため、第１のリード線５６および第２のリード線６０の金属基板３０の裏面３０ｂ側における長さを短くすることができる。これにより、第１のリード線５６および第２のリード線６０による凸部のない構造の単純な高品質・高信頼性の太陽電池モジュール１０を提供することができる。
本実施形態の太陽電池モジュール１０は、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、太陽電池サブモジュール１２の表面側に接着充填層１４、水蒸気バリア層１６および表面保護層１８を配置する。
太陽電池モジュール１２において、第１のリード線５６および第２のリード線６０を平行に保った状態で折り曲げ、金属基板３０の裏面３０ｂに廻し、太陽電池サブモジュール１２の裏面側に配置した接着充填層２０およびバックシート２２の所定の位置に設けられた貫通穴を通して先端５６ａ、６０ａをバックシート２２から突出させる。
この状態で、例えば、真空ラミネート法により、１５０℃、１５分の条件でラミネート加工して一体化する。その後、第１のリード線５６および第２のリード線６０を折り曲げ、バックシート２２の表面２２ａに略Ｌ字状に屈曲起立させる。
その後、接続箱２４の端子と、第１のリード線５６および第２のリード線６０の先端５６ａ、６０ａを接続する。そして、この接続箱２４を、バックシート２２の表面２２ａの角部周辺に、例えば、シリコーン樹脂によって接着封止されて固定する。
なお、本実施形態において、金属基板３０は、表面３０ａおよび裏面３０ｂに絶縁層３２、３４が形成されている。この絶縁層３２、３４は、例えば、金属基板の陽極酸化による複数の細孔を有する絶縁性酸化膜である。この絶縁性酸化膜は、高い絶縁性が確保されている。
金属基板３０としては、陽極酸化により金属基板３０、表面および裏面に生成される金属酸化膜が絶縁体である材料を利用することができる。
金属基板３０としては、具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、ニオブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）、並びにこれらの金属の合金からなる基板を用いることができる。コスト、および太陽電池に要求される特性の観点から、金属基板３０としては、アルミニウムが最も好ましい。
金属基板３０としては、耐熱性向上のために軟鋼、ステンレス鋼等の鉄鋼板表面に、金属基板３０に利用可能な上述の金属を、圧延または溶融メッキした、いわゆる、クラッド材を用いることもできる。
なお、本実施形態の金属基板３０は、フレキシブル性、すなわち、可撓性を備えることが好ましい。これにより、得られる太陽電池モジュール、太陽電池などをフレキシブルなものとすることができる。
金属基板３０に、アルミニウム板を用いた場合、陽極酸化し、更に特定の封孔処理をすることで絶縁層３２、３４を形成することができる。この絶縁層３２、３４の製造工程には、必須の工程以外の各種の工程が含まれていてもよい。
本実施形態においては、金属基板３０にアルミニウム板を用いる場合、例えば、付着している圧延油を除く脱脂工程、アルミニウム板の表面のスマットを溶解するデスマット処理工程、アルミニウム板の表面を粗面化する粗面化処理工程、アルミニウム板の表面に陽極酸化皮膜を形成させる陽極酸化処理工程および陽極酸化皮膜のマイクロポアを封孔する封孔処理を経て、絶縁層３２、３４を形成し、太陽電池用の基板とするのが好ましい。
また、金属基板３０にアルミニウム板を用いる場合、アルミニウムとしては、日本工業規格（ＪＩＳ）の１０００系純Ａｌ、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｚｒ系合金、Ａｌ-Ｓｉ系合金、およびＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等のＡｌと他の金属元素との合金を用いることができる（「アルミニウムハンドブック第４版」（１９９０年、軽金属協会発行）を参照）。アルミニウム板には、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｎｉ、およびＴｉ等の各種微量金属元素が含まれていてもよい。
アルミニウム板の厚さは、例えば、０．１〜１０ｍｍである。なお、アルミニウム板を用いる場合には、絶縁層の形成に際して、陽極酸化、および陽極酸化の事前洗浄または研磨により厚さが減少するため、それを見越した厚さとしておく必要がある。
陽極酸化は、アルミニウム板を陽極とし、陰極と共に電解液に浸漬させ、陽極陰極間に電圧を印加することで実施できる。また、陽極酸化は、必要に応じてアルミニウム板の表面に洗浄処理・研磨平滑化処理等を施す。陰極としてはカーボンおよびアルミニウム等が使用される。電解質としては制限されず、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸およびアミドスルホン酸等の酸を、１種又は２種以上含む酸性電解液が好ましく用いられる。陽極酸化条件は、使用する電解質の種類にもより特に制限されない。条件としては、例えば、電解質濃度１〜８０質量％、液温５〜７０℃、電流密度０．００５〜０．６０Ａ／ｃｍ２、電圧１〜２００Ｖ、電解時間３〜５００分の範囲にあれば適当である。電解質としては、硫酸、リン酸、シュウ酸、またはこれらの混合液が好ましい。このような電解質を用いる場合、電解質濃度４〜３０質量％、液温１０〜３０℃、電流密度０．０５〜０．３０Ａ／ｃｍ２、および電圧３０〜１５０Ｖが好ましい。
アルミニウム板を陽極酸化すると、表面から略垂直方向に酸化反応が進行し、陽極酸化膜が生成する。前述の酸性電解液を用いた場合、陽極酸化膜は、多数の平面視略正六角形状の微細柱状体が隙間なく配列し、各微細柱状体の中心部には微細孔があり、底面は丸みを帯びた形状となる。微細柱状体の底部にはバリア層（通常、厚み０．０２〜０．１μｍ）が形成される。なお、酸性電解液とは異なり、ホウ酸等の中性電解液で電解処理することで、ポーラスな微細柱状体が配列した陽極酸化膜でなく緻密な陽極酸化膜を得ることが出来る。またバリア層の層厚を大きくする目的で、酸系電解液でポーラスな陽極酸化膜を生成後に、中性電解液で再電解処理するポアフィリング法等も使用可能である。
陽極酸化によるアルミニウム酸化膜で構成された絶縁層３２、３４の厚さは特に制限されず、絶縁性とハンドリング時の機械衝撃による損傷を防止する表面硬度を有しておれば良いが、厚すぎると可撓性の観点で問題を生じる場合がある。このことから、陽極酸化によるアルミニウム酸化膜で構成された絶縁層３２、３４の好ましい厚さは０．５〜５０μｍであり、厚さの制御は定電流電解、および定電圧電解とともに、電解時間により制御することができる。
また、絶縁層３２、３４は、陽極酸化によるアルミニウム酸化膜に限定されるものではない。絶縁層３２、３４としては、例えば、アルミニウム酸化膜、シリコン酸化膜、チタン酸化膜、鉄酸化膜が挙げられる。また、絶縁層３２、３４としては、例えば、アルミニウム窒化膜、シリコン窒化膜、チタン窒化膜、鉄窒化膜が挙げられる。さらには、アルミニウム窒素酸化膜、シリコン窒素酸化膜、チタン窒素酸化膜、鉄窒素酸化膜が挙げられる。
これらの絶縁層３２、３４は、例えば、陽極酸化法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、またはゾルゲル法により形成することができる。絶縁層３２、３４の厚さは、１〜１００μｍであり、望ましくは１０〜５０μｍである。
光電変換素子５０において、裏面電極３８および透明電極４４は、いずれも光電変換層４０で発生した電流を取り出すためのものである。裏面電極３８および透明電極４４は、いずれも導電性材料からなる。光入射側の透明電極４４は透光性を有する必要がある。
裏面電極３８は、例えば、Ｍｏ、Ｃｒ、またはＷ、およびこれらを組合わせたものにより構成される。この裏面電極３８は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。
裏面電極３８は、厚さが１００ｎｍ以上であることが好ましく、０．２〜０．８μｍであることがより好ましい。
また、裏面電極３８の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法により形成することができる。
透明電極４４は、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、またはＳｎＯ２およびこれらを組合わせたものにより構成される。この透明電極４４は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。また、透明電極４４の厚さは、特に制限されるものではなく、０．３〜１μｍが好ましい。
バッファ層４２は、透明電極４４の形成時の光電変換層４０を保護すること、透明電極４４に入射した光を光電変換層４０まで透過させるために形成されている。
このバッファ層４２は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、またはＺｎＳ（Ｏ，ＯＨ）およびこれらの組合わせたものにより構成される。
バッファ層４２は、厚さが０．０３〜０．１μｍであることが好ましい。また、このバッファ層４２は、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成される。
光電変換層４０は、透明電極４４およびバッファ層４２を通過して到達した光を吸収して電流が発生する層である。本実施形態において、光電変換層４０は、その組成は、特に制限されるものではなく、例えば、少なくとも１種のカルコパイライト構造の化合物半導体である。また、光電変換層４０は、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体であってもよい。
さらに光吸収率が高く、高い光電変換効率が得られることから、光電変換層４０は、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択された少なくとも１種のＩｂ族元素と、Ａｌ、ＧａおよびＩｎからなる群より選択された少なくとも１種のＩＩＩｂ族元素と、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択された少なくとも１種のＶＩｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体であることが好ましい。この化合物半導体としては、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ）、ＡｇＡｌＳ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＡｌＴｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＡｌｘ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）（Ｓ、Ｓｅ）２、Ａｇ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２、およびＡｇ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）（Ｓ、Ｓｅ）２等が挙げられる。
光電変換層４０は、ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ）、および／又はこれにＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）を含むことが特に好ましい。ＣＩＳおよびＣＩＧＳはカルコパイライト結晶構造を有する半導体であり、光吸収率が高く、高い光電変換効率が報告されている。また、光照射等による効率の劣化が少なく、耐久性に優れている。
光電変換層４０には、所望の半導体導電型を得るための不純物が含まれる。不純物は隣接する層からの拡散、および／又は積極的なドープによって、光電変換層４０中に含有させることができる。光電変換層４０中において、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の構成元素および／又は不純物には濃度分布があってもよく、ｎ型、ｐ型、およびｉ型等の半導体性の異なる複数の層領域が含まれていてもよい。
例えば、ＣＩＧＳ系においては、光電変換層４０中のＧａ量に厚み方向の分布を持たせると、バンドギャップの幅／キャリアの移動度等を制御でき、光電変換効率を高く設計することができる。
光電変換層４０は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体以外の１種又は２種以上の半導体を含んでいてもよい。Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体以外の半導体としては、Ｓｉ等のＩＶｂ族元素からなる半導体（ＩＶ族半導体）、ＧａＡｓ等のＩＩＩｂ族元素およびＶｂ族元素からなる半導体（ＩＩＩ−Ｖ族半導体）、およびＣｄＴｅ等のＩＩｂ族元素およびＶＩｂ族元素からなる半導体（ＩＩ−ＶＩ族半導体）等が挙げられる。光電変換層４０には、特性に支障のない限りにおいて、半導体、所望の導電型とするための不純物以外の任意成分が含まれていても構わない。
また、光電変換層４０中のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の含有量は、特に制限されるものではない。光電変換層４０中のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の含有量は、７５質量％以上が好ましく、９５質量％以上がより好ましく、９９質量％以上が特に好ましい。
本実施形態の光電変換層４０をＣＩＧＳ層とした場合、ＣＩＧＳ層の成膜方法としては、１）多源同時蒸着法、２）セレン化法、３）スパッタ法、４）ハイブリッドスパッタ法、及び５）メカノケミカルプロセス法等が知られている。
１）多源同時蒸着法としては、
３段階法（J.R.Tuttle et.al,Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,Vol.426(1996)p.143.等）と、ＥＣグループの同時蒸着法（L.Stolt et al.：Proc.13th ECPVSEC(1995,Nice)1451.等）とが知られている。
前者の３段階法は、高真空中で最初にＩｎ、Ｇａ、及びＳｅを基板温度３００℃で同時蒸着し、次に５００〜５６０℃に昇温してＣｕ及びＳｅを同時蒸着後、Ｉｎ、Ｇａ、及びＳｅをさらに同時蒸着する方法である。後者のＥＣグループの同時蒸着法は、蒸着初期にＣｕ過剰ＣＩＧＳ、後半でＩｎ過剰ＣＩＧＳを蒸着する方法である。
ＣＩＧＳ膜の結晶性を向上させるため、上記方法に改良を加えた方法として、
ａ）イオン化したＧａを使用する方法（H.Miyazaki, et.al, phys.stat.sol.(a),Vol.203（2006）p.2603.等）、
ｂ）クラッキングしたＳｅを使用する方法（第６８回応用物理学会学術講演会 講演予稿
集（２００７秋 北海道工業大学）７Ｐ−Ｌ−６等）、
ｃ）ラジカル化したＳｅを用いる方法（第５４回応用物理学会学術講演会 講演予稿集
（２００７春 青山学院大学）２９Ｐ−ＺＷ−１０等）、
ｄ）光励起プロセスを利用した方法（第５４回応用物理学会学術講演会 講演予稿集（２００７春 青山学院大学）２９Ｐ−ＺＷ−１４等）等が知られている。
２）セレン化法は２段階法とも呼ばれ、最初にＣｕ層／Ｉｎ層または（Ｃｕ−Ｇａ）層／Ｉｎ層等の積層膜の金属プレカーサをスパッタ法、蒸着法、または電着法などで成膜し、これをセレン蒸気またはセレン化水素中で４５０〜５５０℃程度に加熱することにより、熱拡散反応によってＣｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２等のセレン化合物を生成する方法である。この方法を気相セレン化法と呼ぶ。このほか、金属プリカーサ膜の上に固相セレンを堆積し、この固相セレンをセレン源とした固相拡散反応によりセレン化させる固相セレン化法がある。
セレン化法においては、セレン化の際に生ずる急激な体積膨張を回避するために、金属プリカーサ膜に予めセレンをある割合で混合しておく方法（T.Nakada et.al,, Solar Energy Materials and Solar Cells 35(1994)204-214.等）、及び金属薄層間にセレンを挟み（例えばＣｕ層／Ｉｎ層／Ｓｅ層…Ｃｕ層／Ｉｎ層／Ｓｅ層と積層する）多層化プリカーサ膜を形成する方法（T.Nakada et.al,, Proc. of 10th European Photovoltaic Solar Energy Conference(1991)887-890. 等）が知られている。
また、グレーデッドバンドギャップＣＩＧＳ膜の成膜方法として、最初にＣｕ−Ｇａ合金膜を堆積し、その上にＩｎ膜を堆積し、これをセレン化する際に、自然熱拡散を利用してＧａ濃度を膜厚方向で傾斜させる方法がある（K.Kushiya et.al, Tech.Digest 9th Photovoltaic Science and Engineering Conf. Miyazaki, 1996(Intn.PVSEC-9，Tokyo，1996)p.149.等）。
３）スパッタ法としては、
ＣｕＩｎＳｅ２多結晶をターゲットとした方法、Ｃｕ２ＳｅとＩｎ２Ｓｅ３をターゲットとし、スパッタガスにＨ２Ｓｅ／Ａｒ混合ガスを用いる２源スパッタ法（J.H.Ermer,et.al, Proc.18th IEEE Photovoltaic SpecialistsConf.(1985)1655-1658.等）、および
Ｃｕターゲットと、Ｉｎターゲットと、ＳｅまたはＣｕＳｅターゲットとをＡｒガス中でスパッタする３源スパッタ法（T.Nakada,et.al, Jpn.J.Appl.Phys.32(1993)L1169-L1172.等）が知られている。
４）ハイブリッドスパッタ法としては、前述のスパッタ法において、ＣｕとＩｎ金属は直流スパッタで、Ｓｅのみは蒸着とするハイブリッドスパッタ法（T.Nakada,et.al., Jpn.Appl.Phys.34(1995)4715-4721.等）が知られている。
５）メカノケミカルプロセス法は、ＣＩＧＳの組成に応じた原料を遊星ボールミルの容器に入れ、機械的なエネルギーによって原料を混合してＣＩＧＳ粉末を得、その後、スクリーン印刷によって基板上に塗布し、アニールを施して、ＣＩＧＳの膜を得る方法である（T.Wada et.al, Phys.stat.sol.(a), Vol.203（2006）p2593等）。
その他のＣＩＧＳの成膜法としては、スクリーン印刷法、近接昇華法、ＭＯＣＶＤ法、及びスプレー法などが挙げられる。例えば、スクリーン印刷法またはプレー法等で、Iｂ族元素、IIIｂ族元素、及びVIｂ族元素を含む微粒子膜を基板上に形成し、熱分解処理（この際、VIｂ族元素雰囲気での熱分解処理でもよい）を実施するなどにより、所望の組成の結晶を得ることができる（特開平９−７４０６５号公報、特開平９−７４２１３号公報等）。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的斜視図である。図６は、本発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールを示す模式的平面図である。図７は、本発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールの配線構造の一部を示す模式的断面図である。
なお、本実施形態において、図１〜図４に示す第１の実施形態の太陽電池モジュール１０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の太陽電池モジュール１０ａは、第１の実施形態の太陽電池モジュール１０（図１参照）と同様に、図５に示すように、太陽電池サブモジュール１２ａと、太陽電池サブモジュール１２の表面側に配置された接着充填層１４、水蒸気バリア層１６および表面保護層１８と、この太陽電池サブモジュール１２ａの裏面側に配置された接着充填層２０およびバックシート２２とは、例えば、真空ラミネート法により、ラミネート加工されて一体化されている。バックシート２２の表面２２ａから突出した第１のリード線５６の先端５６ａと第２のリード線６０の先端６０ａとが接続箱２４の端子（図示せず）に接続され、更には接続箱２４がバックシート２２の表面２２ａに、例えば、シリコーン樹脂によって接着封止されて固定される。
図６に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１０ａに用いられる太陽電池サブモジュール１２ａは、第１の実施形態の太陽電池サブモジュール１２（図２参照）に比して、第２の接続部５８が、金属基板３０の表面３０ａの領域５２ａ（図２参照）ではなく、第１の実施形態において領域５２（図２参照）が設けられた位置の反対側に領域５２ｂが設けられている。すなわち、第１の実施形態の領域５２ａの金属基板３０を挟んだ裏面３０ｂの位置の絶縁層３４が取り除かれた領域５２ｂに第２の接続部５８が設けられている点が異なる。また、第２の接続部５８の長さが短い点が異なる。それ以外の構成は、第１の実施形態の太陽電池サブモジュール１２（図２参照）と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
本実施形態においても、第２の接続部５８に、絶縁スリーブ６１により絶縁された第２のリード線６０が接続されている。
本実施形態の太陽電池サブモジュール１２ａにおいては、第１の実施形態の太陽電池サブモジュール１２と同様に、図７に示すように、第１のリード線５６を曲げて、基板３０の側面３０ｃおよびバックシート２２の表面２２ａに沿って配線されて金属基板３０の裏側に廻され、更には先端５６ａが絶縁層３４の表面３４ａに対して略垂直になるように折り曲げられている。
また、第２のリード線６０は、図７に示すように、金属基板３０の裏面３０ｂ側に設けられているため、接着充填層２０およびバックシート２２を貫通し、バックシート２２の表面２２ａに対して略垂直になるように折り曲げられている。
本実施形態においては、第１の実施形態に比して、第２のリード線６０の折り曲げ方と、裏面側に配置された接着充填層２０およびバックシート２２に形成された貫通孔の位置が異なるものの、第１の実施形態の太陽電池モジュール１０と同様にして製造することができる。
また、本実施形態においては、金属基板３０、絶縁層３２、３４、光電変換素子５０については、第１の実施形態で示されたものとすることができる。
さらには、本実施形態においては、第１の実施形態に比して、第２の接続部５８が設けられている位置、および第２のリード線６０の折り曲げ方が異なるだけであるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態においては、第２の接続部５８を金属基板３０の裏面３０ｂに設けたことにより、第１の実施形態に比して、第２のリード線６０を短くすることができる。このため、更に材料費を削減することができる。また、第２のリード線６０は、垂直に曲げるだけで、金属基板３０の側面３０ｃを引き回す必要がないため、更に作製工程での作業性を向上させることができる。
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールを示す模式的平面図である。
図９（ａ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールの外部接続治具の第１の例を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池サブモジュールの外部接続治具の第２の例を示す模式的斜視図であり、（ｃ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池サブモジュールの外部接続治具の第３の例を示す模式的斜視図であり、（ｄ）は、図９（ｃ）に示す第３の例の外部接続治具の取付状態を示す模式的断面図である。
図１０（ａ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュールの外部接続治具の接続状態の第１の例を示す模式的平面図であり、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池サブモジュールの外部接続治具の接続状態の第２の例を示す模式的平面図であり、（ｃ）は、本発明の第３の実施形態の太陽電池サブモジュールの外部接続治具の接続状態の第３の例を示す模式的平面図である。
なお、本実施形態において、図１〜図４に示す第１の実施形態の太陽電池モジュール１０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図８に示すように、本実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池サブモジュール１２ｂは、第１の実施形態の太陽電池サブモジュール１２（図２参照）に比して、絶縁層が設けられていない領域５２および第２の接続部５８が設けられておらず、この第２の接続部５８に代えて、外部接続治具７０が、第１のリード線５６と第１の接続部４６との接続部近傍で金属基板３０に設けられている点が異なり、それ以外の構成は、第１の実施形態の太陽電池サブモジュール１２（図２参照）と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
図９（ａ）に示す外部接続治具７０は、導電性を有するものであり、例えば、直方体状の一面に凹部７２が形成された断面が略コ字形状のものである。
外部接続治具７０の、太陽電池モジュール１２ｂの表面側の上面７１に絶縁スリーブ６１で絶縁された第２のリード線６０の端部が、例えば、ねじ７６により固定されている。
また、外部接続治具７０の凹部７２の対向する面７４にはそれぞれ、例えば、複数の三角形状の突起が連なるようにして形成されている。
外部接続治具７０は、凹部７２を金属基板３０の端面に挟み込んで金属基板３０に取り付けられる。このとき、面７４に形成された三角形状の突起により、絶縁層３２、３４が破壊され、第２のリード線６０と金属基板３０との導通が確保される。
なお、対向する面７４は、絶縁層３２、３４を破壊することができれば、特に、形成する突起については限定されるものではなく、例えば、粗面化処理がされていてもよい。
なお、外部接続治具７０の構成は、図９（ａ）に示すものに限定されるものではない。例えば、図９（ｂ）に示すように、ねじ７６ではなく、圧着端子７８に第２のリード線６０の端部を接続し、さらに圧着端子７８をリベット８０を用いて、外部接続治具７０ａの、太陽電池モジュール１２ｂの表面側の上面７１に固定してもよい。
また、図９（ｃ）に示す外部接続治具７０ｂのように、図９（ａ）に示す外部接続治具７０に比して、凹部７２の対向する面７４ａを平面とし、図９（ｄ）に示すように、半田８２を用いて金属基板３０に接続する構成でもよい。
この場合、外部接続治具７０ｂの凹部７２で挟み込まれる金属基板３０は、絶縁層３２、３４を予め取り除いておく。この状態で、外部接続治具７０ｂを金属基板３０に挟み込んで、凹部７２の底面７２ａ、および凹部７２が形成される面７３と金属基板３０との境目を半田８２により固定する。
また、外部接続治具７０ｂの、太陽電池モジュール１２ｂの表面側の上面７１に絶縁スリーブ６１で絶縁された第２のリード線６０の端部を半田７６により固定する。これにより、第２のリード線６０と金属基板３０との導通が確保される。
本実施形態においては、図９（ａ）〜（ｃ）に示すいずれの外部接続治具７０、７０ａ、７０ｂにおいても、太陽電池モジュール１２ｂの表面側となるように第２のリード線６０を接続したが、これに限定されるものではなく、第２の実施形態と同様に、太陽電池モジュール１２ｂの裏面側となるように、第２のリード線６０を接続してもよい。
本実施形態においては、外部接続治具７０を、第１のリード線５６と第１の接続部４６との接続部近傍に設ける構成としたが、これに限定されるものではない。
例えば、図１０（ａ）に示すように、外部接続治具７０を、接電部４８の端部近傍に設けてもよく、図１０（ｂ）に示すように、外部接続治具７０を金属基板３０の周辺部の中央に設けてもよい。
更には、外部接続治具７０を、複数設けてもよく、例えば、図１０（ｃ）に示すように、金属基板３０において、第１の接続部４６の端部近傍、金属基板３０の周辺部の中央、および接電部４８の端部近傍に３個所設けてもよい。この場合、３箇所の各外部接続治具７０に、それぞれ第２のリード線６０を設けてもよい。さらには、上記３個所のうち、いずれか２個所に設けてもよい。この場合でも、２箇所の各外部接続治具７０に、それぞれ第２のリード線６０を設けてもよい。このように、外部接続治具７０を複数設けることにより、太陽電池モジュール間での配線が容易になり、太陽電池モジュールについて所望の直並列接続をすることができる。
本実施形態の太陽電池サブモジュール１２ｂにおいては、第１の実施形態と同様に、第１のリード線５６、第２のリード線６０は、いずれも、金属基板３０の裏面３０ｂ側の絶縁層３４に折り曲げられて金属基板３０の裏側に廻されて、更には第１のリード線５６の先端５６ａ、第２のリード線６０の先端６０ａが絶縁層３４の表面３４ａに対して略垂直になるように折り曲げられる。
そして、第１の実施形態と同様に、太陽電池サブモジュール１２ｂと、太陽電池サブモジュール１２ｂの表面側に配置された接着充填層１４、水蒸気バリア層１６および表面保護層１８と、この太陽電池サブモジュール１２ｂの裏面側に配置された接着充填層２０およびバックシート２２とは、例えば、真空ラミネート法により、ラミネート加工されて一体化されて、太陽電池モジュールとされる。
なお、本実施形態においても、金属基板３０、絶縁層３２、３４、光電変換素子５０については、第１の実施形態で示されたものとすることができる。
以上のように、本実施形態においては、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、更には、太陽電池モジュール１２ｂの裏面側となるように、第２のリード線６０を接続することができるため、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態においては、外部接続治具７０、７０ａにより、絶縁層３２、３４を除去することなく、第２のリード線６０の導通を確保することができる。このため、第１の実施形態に比して、更に一層作業性を向上させることができる。
しかも、第２の接続部５８が不要であるため、この第２の接続部５８を取り付ける手間も省くことができる。
なお、上述のいずれの実施形態においても、第１の接続部４６に接続される第１のリード線５６を正極とし、第２のリード線６０を負極としたが、これに限定されるものではなく、第１のリード線５６と第２のリード線６０との極性は逆になっても良く、この場合においても、上述のいずれの実施形態においても、同様の作用効果を奏する。
さらに、上述のいずれの実施形態においても、接続箱２４を設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、太陽電池モジュールに接続箱を設けることなく、太陽電池モジュール外に設けた接続箱に第１のリード線５６および第２のリード線６０を接続する構成としてもよい。
本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明の太陽電池モジュールについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
１０ 太陽電池モジュール
１２、１２ａ、１２ｂ 太陽電池サブモジュール
１４ 接着充填層
１６ 水蒸気バリア層
１８ 表面保護層
２０ 接着充填層
２２ バックシート
２４ 接続箱
３０ 金属基板
３２ 絶縁層
３４ 絶縁層
３６ 太陽電池部
３８ 裏面電極
４０ 光電変換層
４２ バッファ層
４４ 透明電極
４６ 第１の接続部
４８ 接電部
５０ 光電変換素子
５２、５２ａ 領域
５４、８２ 半田
５８ 第２の接続部
７０、７０ａ、７０ｂ 外部接続治具

Claims (13)

  1. 金属基板の少なくとも表面に形成された絶縁層上に光電変換素子が複数形成されて接続された太陽電池サブモジュールの表面および裏面の両面に接着充填層および保護層がラミネートされた太陽電池モジュールにおいて、
    前記太陽電池サブモジュールの正極または負極に接続され、前記正極または前記負極の出力を前記保護層の外部に取り出す第１のリード線と、
    前記太陽電池サブモジュールの前記負極または前記正極を前記金属基板に接続させる接電部と、
    前記金属基板に接続され、前記金属基板を導体として前記接電部を介して接続された前記負極または前記正極と導通されて、前記負極または前記正極の出力を前記保護層の外部に取り出す第２のリード線とを有し、
    前記第２のリード線は、前記金属基板の任意の位置で、一箇所以上で接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 前記第１のリード線は、前記太陽電池サブモジュールの前記正極または前記負極に接続された第１の接続部を介して接続されており、前記第２のリード線は、前記第１の接続部近傍で前記金属基板に接続されている請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記第２のリード線は、前記金属基板に第２の接続部を介して接続されている請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記第１のリード線および前記第２のリード線は、それぞれ先端が、前記太陽電池サブモジュールの裏面側の前記保護層の外部に設けられた端子箱に接続される請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記第１のリード線および前記第２のリード線は、それぞれ先端が前記太陽電池サブモジュールの裏面側の前記保護層に対して略垂直に突出して前記端子箱に接続される請求項４に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記第２の接続部は、前記金属基板に設けられた帯状の導電性部材、または前記金属基板を挟み込む外部接続治具である請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記第２のリード線と前記外部接続治具とは、ネジ、圧着端子または半田付けにより電気的に接続されている請求項６に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記外部接続治具は、前記金属基板に少なくとも１つ設けられている請求項６または７に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記金属基板は、アルミニウム板、ステンレス鋼板または鋼板により構成され、
    前記絶縁層は、アルミニウム、シリコン、チタンおよび鉄のいずれかの酸化膜、窒化膜または酸窒化膜により構成される請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記光電変換素子は、裏面電極、光電変換層および透明電極を備える請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  11. 前記光電変換層は、少なくとも１種のカルコパイライト構造の化合物半導体で構成される請求項１０に記載の太陽電池モジュール。
  12. 前記光電変換層は、Iｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体で構成される請求項１０に記載の太陽電池モジュール。
  13. 前記光電変換層は、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択された少なくとも１種のIｂ族元素と、Ａｌ、ＧａおよびＩｎからなる群より選択された少なくとも１種のIIIｂ族元素と、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択された少なくとも１種のVIｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体で構成される請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
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