JP2011091327A - 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】裏面電極型太陽電池セルの電極と配線シートの配線との電気的接続が安定して信頼性が向上した、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】配線シート１０と、裏面電極型太陽電池セル２０と，配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０との間に配置され、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至ることにより、配線と電極とが電気的に接続されるように、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０とを接合している硬化樹脂１７を備えている。また、軟化状態を経て硬化状態に至ることにより、互いに接合された配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０とを封止した透明樹脂３１ａ，３１ｂを備えている。硬化樹脂１７の半硬化状態から軟化状態への軟化開始温度が、透明樹脂３１ａ，３１ｂの軟化開始温度より低い。
【選択図】図５

Description

本発明は、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関する。
近年、エネルギ資源の枯渇の問題、または、大気中のＣＯ2の増加などの地球環境問題に起因して、クリーンなエネルギの開発が望まれている。特に、太陽電池モジュールを用いた太陽光発電が、新しいエネルギ源として開発され、実用化されてきている。
太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルにおいては、単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面に、シリコン基板とは反対の導電型の不純物を拡散することによって、ｐｎ接合を形成している。シリコン基板の受光面およびその反対側の裏面に、それぞれ電極を形成した両面電極型太陽電池セルが、従来から主流となっている。
近年では、シリコン基板の裏面にｐ型用電極とｎ型用電極の双方を形成した、いわゆる裏面電極型太陽電池セルの開発が進められている。裏面電極型太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールの製造方法を開示した先行文献として、特許文献１(米国特許第５９７２７３２号公報)がある。
特許文献１に記載された太陽電池モジュールの製造方法においては、絶縁性基材の表面上に導電性を有する配線をパターニングし、その配線上に裏面電極型太陽電池セルを電気的に接続している。
米国特許第５９７２７３２号公報
特許文献１に記載されている太陽電池モジュールの製造方法は、たとえば、以下のように行なわれる。
まず、ポリマー材料などからなる絶縁性基材の表面上に、配線をパターンニングする。次に、絶縁性基材の表面上に裏面電極型太陽電池セルを、配線と裏面電極型太陽電池セルの電極とが接続されるように配置する。このとき、配線と裏面電極型太陽電池セルの電極との間には、導電性接着剤を供給しておく。さらに、絶縁性基材上に配置された裏面電極型太陽電池セルの上面に封止材を配置し、その封止材の上面にガラス基材を配置する。
これらを加熱圧着することによって、配線と裏面電極型太陽電池セルの電極とが接合される。また、ガラス基材と配線が形成された絶縁性基材との間に、裏面電極型太陽電池セルが封止された太陽電池モジュールが製造される。
特許文献１に記載の太陽電池モジュールの製造方法により製造された太陽電池モジュールにおいては、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材とが、裏面電極型太陽電池セルの両端に形成された電極を挟んだ状態で接続されている。裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との間は、電極を挟んで接続された接続部以外において空隙となっている。そのため、太陽電池モジュールの使用環境下において発生する封止材への熱応力が、上記接続部のみに負荷されるため、太陽電池モジュールの信頼性を低下させている。
また、特許文献１に記載の他の太陽電池モジュールの製造方法においては、封止材が網目状の絶縁性基材の網目を通過して、裏面電極型太陽電池セルと配線との間に流れ込んだ後に硬化させられることにより、ガラス基板と裏面保護シートとの間に裏面電極型太陽電池セルを封止している（特許文献１第７欄第１３〜２８行目参照）。
このような製造方法にて製造された太陽電池モジュールにおいては、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との間の封止材中に、空気などのガスの気泡が残留することがあった。この場合、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との接合強度を十分に確保できないため、裏面電極型太陽電池セル側の電極と絶縁性基材側の配線との接続不良が発生する問題があった。また、太陽電池モジュールが使用環境中に高温となった時に、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との間に充填された封止材が熱膨張し、配線と裏面電極型太陽電池セルの電極とを引き剥がす方向に応力が生じていた。
特許文献１に記載の太陽電池モジュールの製造方法においては、裏面電極型太陽電池セルの両端部のそれぞれに、電極を一つずつ設けた構成しか考慮されていない。裏面電極型太陽電池セルの電極、および、それに対応する配線が多くなると、電極同士間または配線同士間のスペースが小さくなって封止材中に気泡が残留しやすくなり、上記の問題がより顕著になる。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを接合する封止材中に気泡が残留することを抑制することにより、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの間の接合をより強固にしている。その結果、裏面電極型太陽電池セルの電極と配線シートの配線との電気的接続が安定して信頼性が向上した、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
本発明に基づく太陽電池モジュールは、絶縁性基材および絶縁性基材の一方の表面に互いに間隔を開けて形成された複数の配線を有する配線シートと、半導体基板および半導体基板の一方の表面に電極が形成された裏面電極型太陽電池セルとを備えている。また、太陽電池モジュールは、配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの間に配置され、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至ることにより、配線と電極とが電気的に接続されるように、配線シートと裏面電極型太陽電池セルとを接合している硬化樹脂を備えている。さらに、太陽電池モジュールは、軟化状態を経て硬化状態に至ることにより、互いに接合された配線シートと裏面電極型太陽電池セルとを封止した透明樹脂を備えている。硬化樹脂の半硬化状態から軟化状態への軟化開始温度が、透明樹脂の軟化開始温度より低い。
上記の太陽電池モジュールにおいては、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを接合する封止材として、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至る硬化樹脂を用い、その硬化樹脂の軟化開始温度が、透明樹脂の軟化開始温度より低いため、封止する際に、硬化樹脂が透明樹脂より先に軟化して封止材中の気泡が除去された後に、硬化樹脂および透明樹脂が硬化する。その結果、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの間の接合が強固になり、裏面電極型太陽電池セルの電極と配線シートの配線との電気的接続が安定して、太陽電池モジュールの信頼性が向上される。
好ましくは、半硬化状態の硬化樹脂は、粘着性を有さない。この場合、配線シートと裏面電極型太陽電池とを半硬化状態の硬化樹脂を挟んで重ね合わせる際に、硬化樹脂が粘着性を有していないため、配線と電極とを容易に位置合わせすることができる。
本発明に基づく太陽電池モジュールの製造方法は、絶縁性基材および絶縁性基材の一方の表面に互いに間隔を開けて形成された複数の配線を有する配線シートの配線が形成された側の表面上、または、半導体基板および半導体基板の一方の表面に形成された電極を有する裏面電極型太陽電池セルの電極が形成された側の表面上に、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至る硬化樹脂を配置する工程を備えている。また、太陽電池モジュールの製造方法は、硬化樹脂を半硬化状態にする工程と、半硬化状態の硬化樹脂を挟んで、裏面電極型太陽電池セルの電極と、電極に対応する配線シートの配線とが対向するように積層する工程とを備えている。さらに、太陽電池モジュールの製造方法は、裏面電極型太陽電池セルの電極が形成されている側とは反対側の表面上、および、配線シートの配線が形成されている側とは反対側の表面上の少なくとも一方に、軟化状態を経て硬化状態に至る透明樹脂を積層する工程を備えている。また、太陽電池モジュールの製造方法は、半硬化状態の硬化樹脂および透明樹脂が積層された、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの積層体を減圧雰囲気下に置く工程と、半硬化状態の硬化樹脂および透明樹脂が積層された、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの積層体を加圧する工程と、半硬化状態の硬化樹脂および透明樹脂が積層された、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの積層体を加熱する工程とを備えている。硬化樹脂の半硬化状態から軟化状態への軟化開始温度が、透明樹脂の軟化開始温度より低い。
上記の太陽電池モジュールの製造方法においては、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを接合する封止材として、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至る硬化樹脂を用い、その硬化樹脂の軟化開始温度が、透明樹脂の軟化開始温度より低いため、封止する際に、硬化樹脂が透明樹脂より先に軟化して封止材中の気泡が除去された後に、硬化樹脂および透明樹脂が硬化する。その結果、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの間の接合が強固になり、裏面電極型太陽電池セルの電極と配線シートの配線との電気的接続が安定して、太陽電池モジュールの信頼性が向上される。
好ましくは、上記の減圧雰囲気下に置く工程の後に、半硬化状態の硬化樹脂および透明樹脂が積層された、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの積層体を加圧および加熱する。
上記の太陽電池モジュールの製造方法においては、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの積層体を加圧および加熱して封止する際には、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの積層体がすでに減圧された雰囲気に置かれているため、封止材である硬化樹脂が軟化した際に、封止材中の気泡が除去されやすい。よって、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との間の接合が強固になり、裏面電極型太陽電池セルの電極と配線シートの配線との電気的接続が安定して、太陽電池モジュールの信頼性が向上される。
裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材とを接合する封止材として、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至る硬化樹脂を用い、その硬化樹脂の軟化開始温度が、透明樹脂の軟化開始温度より低いため、封止する際に、硬化樹脂が透明樹脂より先に軟化して封止材中の気泡が除去された後に、硬化樹脂および透明樹脂が硬化する。その結果、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との間の接合が強固になり、裏面電極型太陽電池セルの電極と配線シートの配線との電気的接続が安定して、太陽電池モジュールの信頼性が向上される。
（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールに用いた配線シートの一例を、配線が形成された側から見た状態を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線矢印方向から見た状態を模式的に示す断面図である。 （Ａ）は、本実施形態に係る太陽電池モジュールに用いた裏面電極型太陽電池セルの一例を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は、図２（Ａ）の裏面電極型太陽電池セルを矢印ＩＩ(Ｂ)から見た図である。 (Ａ)は、裏面電極型太陽電池セルの電極の配置の一の変形例を示す平面図であり、(Ｂ)は、裏面電極型太陽電池セルの電極の配置の他の変形例を示す平面図である。 （Ａ）は、同実施形態に係る太陽電池ストリングの一例を受光面側から見た状態を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は、図４（Ａ）をＩＶＢ−ＩＶＢ線矢印方向から見た断面図である。 (Ａ)は、同実施形態の裏面電極型太陽電池セル２０に硬化樹脂を塗布する状態を模式的に示す断面図であり、(Ｂ)は、裏面電極型太陽電池セルに形成された硬化樹脂が半硬化状態にされた状態を模式的に示す断面図であり、(Ｃ)は、半硬化樹脂を挟んで、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを配置した状態を模式的に示す断面図であり、(Ｄ)は、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとをラミネータ装置内に配置した状態を模式的に示す断面図であり、(Ｅ)は、ラミネータ装置の処理部内を真空に引いた状態を模式的に示す断面図であり、(Ｆ)は、ラミネータ装置の空間部内の圧力を大気圧にした状態を示す模式断面図であり、(Ｇ)は、図５(Ｆ)中の破線部Ｖ(Ｇ)を拡大して示す断面図である。 同実施形態に係る太陽電池モジュールにおける硬化樹脂および透明樹脂の粘度と加熱時間の関係を示すグラフである。 比較例の太陽電池モジュールにおける硬化樹脂および透明樹脂の粘度と加熱時間の関係を示すグラフである。
以下、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法について説明する。
図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールに用いた配線シートの一例を、配線が形成された側から見た状態を模式的に示す平面図である。図１（Ａ）に示すように、配線シート１０は、絶縁性基材１１と、絶縁性基材１１の一方の表面上に形成されたｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４を含む配線１６とから構成されている。
ｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４は、それぞれ導電性を有している。ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３のそれぞれは、所定の間隔を開けて形成された長手方向を有する複数の矩形部を有している。ｎ型用配線１２の矩形部とｐ型用配線１３の矩形部とは、矩形部の長手方向に直交する方向において、所定の間隔を開けて、１本ずつ交互に配置されている。
接続用配線１４は、ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３の矩形部の長手方向に直交する方向に延在し、ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３の矩形部は、接続用配線１４に接続されている。ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３は、それぞれ櫛歯状に形成されている。
また、配線シート１０の終端にそれぞれ位置しているｎ型用配線１２ａおよびｐ型用配線１３ａ以外の隣り合うｎ型用配線１２とｐ型用配線１３とは接続用配線１４によって電気的に接続されている。
また、配線シート１０においては、ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３の矩形部を、それぞれ１本ずつ交互に配置したが、ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３の矩形部のうちの少なくとも一方を、１本ではなく複数本ずつ交互に配置してもよい。ｎ型用配線１２またはｐ型用配線１３のいずれか一方の配線が、他方の配線同士の間に少なくとも部分的に位置する箇所が存在するように形成されていればよい。
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線矢印方向から見た状態を模式的に示す断面図である。ここで、図１（Ｂ）に示すように、配線シート１０においては、絶縁性基材１１の一方の表面上にのみｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３が形成されている。
絶縁性基材１１の材質としては、電気絶縁性を有する材質であれば特に限定されず、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Polyethylene terephthalate）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：Polyethylene naphthalate）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：Polyphenylene sulfide）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ：Polyvinyl fluoride）およびポリイミド（Polyimide）からなる群から選択された少なくとも１種の樹脂を含む材質を用いることが好ましい。
また、絶縁性基材１１の厚さは特に限定されず、たとえば、２５μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。なお、絶縁性基材１１は、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上からなる複数層構造であってもよい。
配線１６の材質としては、導電性の材質のものであれば特に限定されず、たとえば、銅、アルミニウムおよび銀からなる群から選択された少なくとも１種を含む金属などを用いることが好ましい。また、配線１６の厚さも特に限定されず、たとえば、１０μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。配線１６の形状は、上述した形状に限定されず、適宜設定することができる。
配線１６の少なくとも一部の表面には、たとえば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、はんだ(ＳｎＰｂ)、およびＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる群から選択された少なくとも１種を含む導電性物質を被膜することが好ましい。この場合には、配線シート１０の配線１６と、後述する裏面電極型太陽電池セルの電極との電気的接続を良好なものとし、配線１６の耐候性を向上させることができる。
また、配線１６の少なくとも一部の表面に、たとえば、防錆処理または黒化処理などの表面処理を施してもよい。なお、配線１６は、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上からなる複数層構造であってもよい。
以下、図１（Ａ），（Ｂ）に示す配線シート１０の製造方法の一例について説明する。まず、ＰＥＴフィルムなどの絶縁性基材１１を用意し、その絶縁性基材１１の一方の表面の全面に、金属箔または金属プレートなどの導電性物質を貼り合わせる。たとえば、絶縁性基材１１の一方の表面に接着剤を塗布し、絶縁性基材１１の幅よりやや小さくカットされた金属箔のロールを重ね合わせた状態で加圧および加熱することにより、絶縁性基材１１の表面に導電性物質を貼り合わせることができる。
次に、絶縁性基材１１の表面に貼り合わされた導電性物質の一部をフォトエッチングなどにより除去することにより、導電性物質をパターンニングする。パターンニングされた導電性物質から、ｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４などを含む配線１６が構成される。このようにして、配線シート１０を作製することができる。
図２（Ａ）は、本実施形態に係る太陽電池モジュールに用いた裏面電極型太陽電池セルの一例を模式的に示す断面図である。図２（Ａ）に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０には、ｎ型またはｐ型の半導体基板であるシリコン基板２１を用いた。
裏面電極型太陽電池セル２０の受光面となる、凹凸形状を有するシリコン基板２１の表面上に、反射防止膜２７が形成されている。裏面電極型太陽電池セル２０の裏面となる、シリコン基板２１の裏面上にパッシベーション膜２６が形成されている。
また、シリコン基板２１の内部の裏面側に、リンなどのｎ型不純物が拡散されたｎ型不純物拡散領域２２と、ボロンなどのｐ型不純物が拡散されたｐ型不純物拡散領域２３とが形成されている。ｎ型不純物拡散領域２２とｐ型不純物拡散領域２３とは、互いに所定の間隔を空けて交互に形成されている。
パッシベーション膜２６に設けられたコンタクトホールを通してｎ型不純物拡散領域２２に接続されたｎ型用電極２４が、パッシベーション膜２６の裏面側に突出するよう形成されている。パッシベーション膜２６に設けられたコンタクトホールを通してｐ型不純物拡散領域２３に接続されたｐ型用電極２５が、パッシベーション膜２６の裏面側に突出するよう形成されている。
ｎ型またはｐ型の導電型を有するシリコン基板２１の内部では、ｎ型不純物拡散領域２２またはｐ型不純物拡散領域２３とシリコン基板２１との界面において、複数のｐｎ接合が形成されている。よって、ｎ型不純物拡散領域２２に接続されたｎ型用電極２４、および、ｐ型不純物拡散領域２３に接続されたｐ型用電極２５の各々は、シリコン基板２１の内部の裏面側に形成された複数のｐｎ接合にそれぞれ対応した電極となる。
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の裏面電極型太陽電池セルを矢印ＩＩ(Ｂ)から見た図である。図２(Ｂ)に示すように、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５は、所定の間隔を開けて形成された長手方向を有する複数の矩形部を有している。ｎ型用電極２４の矩形部とｐ型用電極２５の矩形部とは、矩形部の長手方向に直交する方向において、所定の間隔を開けて、１本ずつ交互に配置されている。
裏面電極型太陽電池セル２０の裏面における一方の端部近傍に、ｎ型用電極２４の矩形部の長手方向に直交する方向に延在し、ｎ型用電極２４のすべての矩形部と連続する幹部が形成されている。このように、ｎ型用電極２４は、櫛歯状に形成されている。
裏面電極型太陽電池セル２０の裏面における他方の端部近傍に、ｐ型用電極２５の矩形部の長手方向に直交する方向に延在し、ｐ型用電極２５のすべての矩形部と連続する幹部が形成されている。このように、ｐ型用電極２５は、櫛歯状に形成されている。
なお、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５のそれぞれの形状および配置は、上記の構成に限られず、配線シート１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３にそれぞれ電気的に接続可能な形状および配置であればよい。
図３(Ａ)は、裏面電極型太陽電池セルの電極の配置の一の変形例を示す平面図である。図３(Ｂ)は、裏面電極型太陽電池セルの電極の配置の他の変形例を示す平面図である。図３(Ａ)に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０の電極の一の変形例においては、矩形状のｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５が、それぞれ同じ方向に延在するように設けられている。ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５は、シリコン基板２１の裏面において、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５が延在する方向に直交する方向に、それぞれ１本ずつ交互に配置されている。
図３(Ｂ)に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０の電極の配置の他の変形例においては、点状のｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５が、それぞれ行列状に配置されている。ｎ型用電極２４が配置された列と、ｐ型用電極２５が配置された列とは、それぞれ１列ずつ交互に配置されている。ｎ型用電極２４が配置された行と、ｐ型用電極２５が配置された行とは、それぞれ１行ずつ交互に配置されている。
なお、電極の配置においては、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５を、それぞれ１本または１行もしくは１列ずつ交互に配置したが、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５のうちの少なくとも一方を、複数本または複数行もしくは複数列ずつ交互に配置してもよい。ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５のいずれか一方の電極が、他方の電極同士の間に少なくとも部分的に位置する箇所が存在するように形成されていればよい。
シリコン基板２１としては、たとえば、ｎ型またはｐ型の多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどを用いることができる。ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５としては、たとえば、銀などの金属からなる電極を用いることができる。パッシベーション膜２６としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。反射防止膜２７としては、たとえば、窒化シリコン膜などを用いることができる。
なお、本発明における裏面電極型太陽電池セルの概念には、上述したシリコン基板２１の一方の表面側（裏面側）のみにｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５が形成された構成に限られず、半導体基板に設けられた貫通孔に電極の一部を配置した構成の太陽電池セルであるＭＷＴ（Metal Wrap Through）セルなどのいわゆるバックコンタクト型太陽電池セルのすべてが含まれる。
図４（Ａ）は、本実施形態に係る太陽電池ストリングの一例を受光面側から見た状態を模式的に示す平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）をＩＶＢ−ＩＶＢ線矢印方向から見た断面図である。本実施形態においては、太陽電池ストリングの一例として、図１（Ａ），（Ｂ）に示す配線シート１０の配線１６に、図２（Ａ），（Ｂ）に示す裏面電極型太陽電池セル２０の電極を接続したが、太陽電池ストリングの構成は、これに限定されない。
たとえば、単一の配線シートに単一の裏面電極型太陽電池セルを接続した構成としてもよい。ここで、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０との接続とは、配線シート１０の配線１６と裏面電極型太陽電池セル２０の電極とを導通状態となるように接続されていることをいう。
図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、本実施形態の太陽電池ストリングにおいては、裏面電極型太陽電池セル２０の裏面側と、配線シート１０の配線１６が形成されている側とが対向するように、配線シート１０上に裏面電極型太陽電池セル２０が配置されている。
図４（Ｂ）に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０の裏面に形成されたｎ型用電極２４は、配線シート１０の絶縁性基材１１の表面上に形成されたｎ型用配線１２と接続されている。裏面電極型太陽電池セル２０の裏面に形成されたｐ型用電極２５は、配線シート１０の絶縁性基材１１の表面上に形成されたｐ型用配線１３と接続されている。
この状態において、隣接する電極間に塗布された絶縁性の硬化樹脂１７を硬化させる。硬化樹脂１７は、裏面電極型太陽電池セル２０のパッシベーション膜２６と配線シート１０の絶縁性基材１１とを接着しながら収縮するため、裏面電極型太陽電池セル２０の電極と配線シート１０の配線とを押し付ける力が生じる。このように、裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４と配線シート１０のｎ型用配線１２とが電気的に接続され、裏面電極型太陽電池セル２０のｐ型用電極２５と配線シート１０のｐ型用配線１３とが電気的に接続される。
硬化樹脂１７による裏面電極型太陽電池セル２０のパッシベーション膜２６と配線シート１０の絶縁性基材１１との接合強度は、硬化樹脂１７が硬化して収縮する際に発生する収縮力よりも大きくなるようにする。さらに、この収縮力が、太陽電池モジュールの使用中において硬化樹脂１７が温められて発生する熱膨張力より大きくなるようにする。この関係を満たす硬化樹脂１７を用いることにより、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間の電気的な接続を保持することができる。
絶縁性の硬化樹脂１７は、少なくとも２段階で硬化される。２段階で硬化されるとは、半硬化状態（Ｂステージ状態）から軟化状態を経て、本硬化状態（Ｃステージ状態）にされることをいう。硬化樹脂１７は、加熱されることにより溶剤が除去される、または、加熱されることにより硬化反応が進行することにより半硬化状態にされる。
半硬化状態の硬化樹脂１７の表面は、粘着性を有さないことが好ましい。この場合、半硬化状態の硬化樹脂１７の表面に、配線シート１０を配置した際に、配線シート１０は、硬化樹脂１７により位置が固定されない。そのため、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０とのアライメント調整が容易になり、アライメント作業の自由度が向上される。半硬化状態の硬化樹脂１７は、加熱されて軟化状態になると粘着性を有するようになる。さらに加熱されると、硬化樹脂１７は、本硬化状態に至る。
図１（Ａ）に示すように、配線シート１０の終端にそれぞれ位置しているｎ型用配線１２ａおよびｐ型用配線１３ａ以外の隣り合うｎ型用配線１２とｐ型用配線１３とは、接続用配線１４によって電気的に接続されているため、配線シート１０上において隣り合うようにして配置される裏面電極型太陽電池セル２０同士は、配線を通じて互いに電気的に接続される。図４（Ａ），（Ｂ）に示すように接続された太陽電池ストリングにおいては、配線シート１０上に配置されたすべての裏面電極型太陽電池セル２０同士が、電気的に直列に接続されている。
裏面電極型太陽電池セル２０の受光面に光が入射することによって発生した電流は、ｎ型用電極２４からｎ型用配線１２に、ｐ型用電極２５からｐ型用配線１３に取り出される。ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３に取り出された電流は、配線シート１０の終端にそれぞれ位置しているｎ型用配線１２ａおよびｐ型用配線１３ａから太陽電池ストリングの外部に取り出される。
本実施形態の太陽電池ストリングにおいては、図４（Ｂ）に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０のシリコン基板２１と配線シート１０の絶縁性基材１１との間であって、裏面電極型太陽電池セル２０の隣り合うｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の領域に硬化樹脂１７が充填されているため、裏面電極型太陽電池セル２０と絶縁性基材１１とをより強固に接合することができる。
裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５と、配線シート１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３とは、それぞれお互いに接しているだけで固定されていない状態としてもよい。その場合、温度変化による熱応力または風あるいは積雪などの機械的応力が太陽電池モジュールに加わり、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間に発生したせん断応力が、裏面電極型太陽電池セル２０と絶縁性基材１１とを接合している硬化樹脂１７に負荷される。電極と配線１６との接続部分が固定されていないことにより、応力に応じて一時的に電極と配線１６との相対的位置がずれることが可能であるため、接続部分の破壊を防ぐことができ太陽電池モジュールの信頼性を高めることができる。
以下、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０とを接合する方法の一例について説明する。
図５(Ａ)は、本実施形態の裏面電極型太陽電池セル２０に硬化樹脂を塗布する状態を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明において参照する図面においては、説明の便宜上、パッシベーション膜２６および反射防止膜２７の表記を省略し、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５の表記を簡略化している。
図５（Ａ）に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５が形成された側の表面上に、硬化樹脂として樹脂組成物１７ａを全面に塗布する。樹脂組成物１７ａの塗布方法は特に限定されないが、たとえば、メタルマスクやスクリーンマスクなどによる印刷、インクジェット、ディスペンス、スピンコート、ロールコート、スプレーコート、スリットコートなどの方法を用いることができる。
硬化樹脂である樹脂組成物１７ａには、２段階硬化樹脂材料を用いる。２段階硬化樹脂材料は、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至る性質を有している。２段階硬化樹脂材料には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、およびそれら樹脂の混合樹脂のいずれかが含まれていることが好ましい。また、２段階硬化樹脂材料には、樹脂成分以外の成分として、たとえば、硬化剤などの添加剤が１種類以上含まれるようにしてもよい。また、樹脂組成物１７ａとしては、マイグレーションの防止のため、含まれるハロゲン系元素の元素濃度が低いものが好ましい。
本実施形態においては、裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５が形成された側の表面に樹脂組成物１７ａを塗布したが、配線シート１０の配線１６が形成された側の表面に樹脂組成物１７ａを塗布してもよい。
樹脂組成物１７ａの塗布は、裏面電極型太陽電池セル２０の全面に塗布してもよいが、裏面電極型太陽電池セル２０の周縁部をのぞいた領域、または、ｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の領域に塗布してもよい。
また、樹脂組成物１７ａの塗布量としては、裏面電極型太陽電池セル２０の電極と配線シート１０の配線１６とを電気的に接続して硬化樹脂１７を硬化させた状態において、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間の空間を充填するための必要最小限の量のみを塗布することが好ましい。
このようにすることにより、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部の周囲から外部にはみ出す硬化樹脂１７の量を抑制することができる。その結果、裏面電極型太陽電池セル２０の受光面に硬化樹脂１７が回りこむことを防止することができ、発電効率の向上を図れる。さらに、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部の周囲から外部への硬化樹脂１７のはみ出し量を抑えることにより、外観を良好にすることができるとともに、隣接する裏面電極型太陽電池セル２０に影響を及ぼすことを防止することができる。
図５(Ｂ)は、本実施形態の裏面電極型太陽電池セルに形成された硬化樹脂が半硬化状態にされた状態を模式的に示す断面図である。図５(Ｂ)に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０の表面上に塗布した樹脂組成物１７ａに対して、加熱または光を照射することにより、樹脂組成物１７ａに含まれる溶剤を除去し、または樹脂組成物１７ａの硬化反応を進行させることにより、樹脂組成物１７ａを半硬化状態にする。樹脂組成物１７ａは、半硬化状態になって、半硬化樹脂１７ｂになる。
半硬化樹脂１７ｂの表面は、粘着性が低い。よって、半硬化樹脂１７ｂの上面に配線シート１０を貼り合わせただけでは、配線シート１０を接着することができない。また、配線シート１０にクラックを生じさせることなく、配線シート１０を半硬化樹脂１７ｂから容易に剥がすことができる。
樹脂組成物１７ａを配線シート１０に塗布している場合において、光照射により樹脂組成物１７ａを半硬化状態にする場合には、配線シート１０の絶縁性基材１１を、樹脂組成物１７ａを半硬化状態にする光に対して透光性を示す材料から形成してもよい。そのような透光性を示す材料からなる絶縁性基材１１側から光を照射することにより、絶縁性基材１１を通過した光により樹脂組成物１７ａを半硬化状態にするようにしてもよい。
図５(Ｃ)は、本実施形態において、半硬化樹脂を挟んで、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを配置した状態を模式的に示す断面図である。図５(Ｃ)に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０上の半硬化樹脂１７ｂの上面と、配線シート１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３が形成されている側の表面とが、接するように配置する。このとき、ｎ型用配線１２は、ｎ型用電極２４に対向するように配置され、ｐ型用配線１３は、ｐ型用電極２５に対向するように配置される。
図５(Ｄ)は、本実施形態において、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとをラミネータ装置内に配置した状態を模式的に示す断面図である。図５(Ｄ)に示すように、真空圧着および加熱処理が可能なラミネータ装置４には、チャンバ４１の内部の下部にヒータ４３が設けられている。チャンバ４１の内部の天井部に、ゴム膜４２が形成されている。チャンバ４１の内壁とゴム膜４２とで囲まれて形成される空間部４４は、内部の圧力が調節可能なように設けられている。チャンバ４１の内部において、ヒータ４３とゴム膜４２とで囲まれて形成される処理部４５に、被加熱処理物が配置される。なお、真空圧着とは、大気圧より減圧した雰囲気下で圧着させる処理のことである。
透明基板であるガラス基板３０の上面に，シート状の第１の透明樹脂３１ａを配置する。本実施形態においては、透明基板としてガラス基板３０を用いたが、太陽光に対して透明な基板であれば特に限定されず用いることができる。
次に、半硬化樹脂１７ｂを挟んで配置された、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０とを、第１の透明樹脂３１ａの上面に配置する。その後、配線シート１０の上面に、シート状の第２の透明樹脂３１ｂを配置する。第２の透明樹脂３１ｂの上面に裏面保護シート３２を配置する。第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂは、軟化状態を経て、硬化状態に至る性質を有している。ヒータ４３の加熱温度は、１６０℃程度に維持されている。
ヒータ４３の上部には、上記の太陽電池モジュールの構成部材からなる積層体が載置される図示しないステージが設けられている。ヒータ４３とステージとは、熱的に分離された構造となっている。そのため、上記の積層体をステージ上に載置しただけでは、ヒータ４３の熱はほとんど伝達されない。上記の積層体が加圧されることにより、ステージがヒータ４３に押し付けられることによって、ヒータ４３のから熱がステージに伝わり、ステージの熱により上記の積層体が加熱されるようになっている。
図５(Ｅ)は、本実施形態において、ラミネータ装置の処理部内を真空に引いた状態を模式的に示す断面図である。図５(Ｅ)に示すように、空間部４４の圧力を真空に維持したまま、処理部４５の圧力を真空に引く。
この段階では、半硬化樹脂１７ｂは、固体状態のままであり、軟化していない。よって、配線シート１０と半硬化樹脂１７ｂとの間、および、裏面電極型太陽電池セル２０において隣あう電極同士の間に存在する空気を容易に排出することができる。
図５(Ｆ)は、本実施形態において、ラミネータ装置の空間部内の圧力を大気圧にした状態を示す模式断面図である。空間部４４の内部の圧力を大気圧にし、処理部４５内の圧力は、真空状態を維持させる。その結果、図５(Ｆ)に示すように、空間部４４と処理部４５内の圧力差によりゴム膜４２は、処理部４５側に膨らむ。
膨らんだゴム膜４２は、裏面保護シート３２と接して、さらに、裏面保護シート３２からガラス基板３０までの部材をヒータ４３に押し付けるように圧迫する。このようにして、ガラス基板３０側の第１の透明樹脂３１ａを裏面電極型太陽電池セル２０に圧着させるとともに、配線シート１０側の第２の透明樹脂３１ｂを配線シート１０に圧着させる。この状態では、ヒータ４３の熱がステージに伝導し、ステージに伝導した熱により半硬化樹脂１７ｂが加熱される。
半硬化樹脂１７ｂは、温度が軟化開始温度を超えると、溶融して軟化する。ゴム膜４２から受ける圧力によって、軟化した半硬化樹脂１７ｂが流動することにより、ｎ型用電極２４とｎ型用配線１２、および、ｐ型用電極２５とｐ型用配線１３との間から、半硬化樹脂１７ｂが押しのけられる。その結果、ｎ型用電極２４とｎ型用配線１２、および、ｐ型用電極２５とｐ型用配線１３とが、それぞれ接続される。さらに加熱を継続することにより、所定の熱量を蓄積した半硬化樹脂１７ｂは、硬化状態に移行して本硬化樹脂１７ｃになる。
また、第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂは、加熱により軟化状態になりはじめ、加熱が継続されることにより第１の透明樹脂３１ａと第２の透明樹脂３１ｂとが一体化し、一体化とほぼ同時に硬化して、硬化透明樹脂３１ｃになる。
図５(Ｇ)は、図５(Ｆ)中の破線部Ｖ(Ｇ)を拡大して示す断面図である。図５(Ｆ)，(Ｇ)に示すように、ガラス基板３０と裏面保護シート３２との間において、硬化透明樹脂３１ｃ中に、本硬化樹脂１７ｃにより接合された配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０とが封止される。
本実施形態においては、圧着は、１気圧（大気圧）、圧着後の被加熱物の到達温度が１５０℃となる条件で行なったが、それ以外の条件で行なってもよい。たとえば、圧力が１〜１０気圧の範囲、圧着後の被加熱物の到達温度が１３０℃〜１８０℃の範囲となるように適宜条件を設定することができる。
圧着開始前の半硬化樹脂１７ｂの粘度は、常温程度においては、１０Ｐａ・sより大きい粘度を有しており、圧着温度である１３０℃〜１８０℃においては、１Ｐａ・sより小さい粘度に低下している。裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４と配線シート１０のｎ型用配線１２との間、および、裏面電極型太陽電池セル２０のｐ型用電極２５と配線シート１０のｐ型用配線１３との間に位置していた半硬化樹脂１７ｂは、軟化した状態で圧着圧力が負荷されることにより、その周囲に流動させられる。その結果、電極と配線との間の圧接接合が行なわれ、電気的に接続される。
圧着実施時間は、１分〜５分程度で行なわれる。たとえば、３分間で圧着を実施する場合は、３分間のうちの初期の２分未満においては、半硬化樹脂１７ｂの粘度は、１Ｐａ・sより小さい粘度に低下した状態にある。残りの１分間において、半硬化樹脂１７ｂの粘度は、１０Ｐａ・sより大きくなり、さらに、半硬化樹脂１７ｂの硬化反応が進行して、本硬化樹脂１７ｃとなる。
圧着方法として真空圧着を行なうことにより、裏面電極型太陽電池セル２０を配線シート１０上に配置した状態において、裏面電極型太陽電池セル２０の隣り合うｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の空隙として存在する領域から、空気を排出させることができる。また、加熱により軟化した半硬化樹脂１７ｂを、裏面電極型太陽電池セル２０の隣り合うｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の領域に、流れ込ませて充填することができる。
よって、裏面電極型太陽電池セル２０の隣り合うｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の領域に充填される硬化樹脂１７中に空気が取り残されることを抑制して、裏面電極型太陽電池セル２０の隣り合うｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の領域にボイドのない太陽電池モジュールを作製することができる。
真空圧着においては、加熱および加圧の開始と同時に減圧を開始する、または、十分に減圧した後に加熱および加圧を開始する。加熱および加圧と同時に減圧を開始する場合、十分に減圧されていない状態において、半硬化樹脂１７ｂ、第１の透明樹脂３１および第２の透明樹脂３１ｂが軟化状態に移行し始める。この場合、裏面電極型太陽電池セル２０を配線シート１０上に配置した状態において空隙として存在する、裏面電極型太陽電池セル２０の隣り合うｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の領域の空気が排出されずに残存する可能性がある。そのため、十分に減圧した後に加熱および加圧を開始することが好ましい。
圧着方法として真空圧着を行なわない場合、裏面電極型太陽電池セル２０を配線シート１０上に配置した状態で空隙として存在する、裏面電極型太陽電池セル２０の隣り合うｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の領域の空気が、封止後もそのまま取り残され、ボイドとなる可能性があり好ましくない。
また、圧着方法として真空圧着を行なった場合でも、配線シート１０上に塗布した硬化樹脂１７が２段階硬化樹脂ではなく、１段階で硬化する液状の硬化樹脂であった場合、裏面電極型太陽電池セル２０を配線シート１０上に配置した際に閉じ込められた気泡が、真空圧着時に排出されず、封止後にボイドとなり好ましくない。
さらに、半硬化樹脂１７ｂが粘着性を有する場合、真空圧着時に裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０とが密着し、裏面電極型太陽電池セル２０の隣り合うｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の領域を真空に減圧するための経路が確保されない。その結果、封止後の裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間に、気泡が閉じ込められボイドとして残存するため好ましくない。
上記のようにして作製された太陽電池モジュールは、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０との間において、ボイドが残存することを抑制することができる。よって、ボイド中に水分が貯蔵されて誘発されるマイグレーション、および、ボイドが存在することにより電極と配線との圧接部に発生する応力集中などを防止することができる。その結果、太陽電池モジュールの信頼性が向上する。
上記のように、裏面電極型太陽電池セル２０のシリコン基板２１と配線シート１０の絶縁性基材１１との間において、裏面電極型太陽電池セル２０の隣り合う櫛歯状のｎ型用電極２４の矩形部と櫛歯状のｐ型用電極２５の矩形部との間の領域と、絶縁性基材１１の隣り合う櫛歯状のｎ型用配線１２の矩形部と櫛歯状のｐ型用配線１３の矩形部との間の領域とに塗布された硬化樹脂１７を硬化させて接合することにより、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０とをより強固に接合することができる。
第１の透明樹脂３１ａと第２の透明樹脂３１ｂの軟化開始温度が、硬化樹脂１７の半硬化状態から軟化状態への軟化開始温度より低い場合、太陽電池モジュールの真空圧着の際、第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂが、硬化樹脂１７より先に軟化する。この場合、軟化した第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂが、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部の周囲を覆う。
その後、半硬化樹脂１７ｂが軟化して、裏面電極型太陽電池セル２０のシリコン基板２１と配線シート１０の絶縁性基材１１との間を充填する。この際、充填に必要な量より余剰の軟化した半硬化樹脂１７ｂは、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部から周囲に移動することができない。
その理由は、軟化した第一の透明樹脂３１aおよび第２の透明樹脂３１ｂに負荷される圧力と、軟化した半硬化樹脂１７ｂに負荷される圧力とが等しいため、軟化した半硬化樹脂１７ｂが軟化した第一の透明樹脂３１aおよび第２の透明樹脂３１ｂを押しのけて移動することができないからである。
余剰の半硬化樹脂１７ｂが裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間に閉じ込められた場合、裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４と配線シート１０のｎ型用配線１２とが、または、裏面電極型太陽電池セル２０のｐ型用電極２５と配線シート１０のｐ型用配線１３とが接続されない可能性があり好ましくない。
本実施形態に係る太陽電池モジュールにおいては、硬化樹脂１７の半硬化状態から軟化状態への軟化開始温度が、第１の透明樹脂３１ａと第２の透明樹脂３１ｂの軟化開始温度より低い。そのため、半硬化樹脂１７ｂが軟化状態に移行して、裏面電極型太陽電池セル２０のシリコン基板２１と配線シート１０の絶縁性基材１１との間を充填した後、余剰の半硬化樹脂１７ｂは、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部から周囲に移動する。その後、第一の透明樹脂３１aおよび第２の透明樹脂３１ｂが軟化状態に移行することにより、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０とを封止する。
このように太陽電池モジュールの封止を行なうことにより、裏面電極型太陽電池セル２０のシリコン基板２１と配線シート１０の絶縁性基材１１との間において、裏面電極型太陽電池セル２０の隣り合うｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の領域に、軟化した半硬化樹脂１７ｂを行き渡らせつつ、裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４と配線シート１０のｎ型用配線１２と、および、裏面電極型太陽電池セル２０のｐ型用電極２５と配線シート１０のｐ型用配線１３とを確実に接続することができる。
余剰の半硬化樹脂１７ｂが、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部から周囲に移動しやすくするために、真空圧着においては、加熱より先にまたは同時に、加圧していることが好ましい。そうすることで、半硬化樹脂１７ｂのみが軟化状態に移行した後、速やかに軟化した半硬化樹脂１７ｂを圧力により移動させることができる。
なお、硬化樹脂１７の半硬化状態から軟化状態への軟化開始温度が、第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂの軟化開始温度よりも低ければよく、硬化樹脂１７の本硬化状態への硬化開始温度は、第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂの硬化開始温度より高くてもよいし低くてもよい。
第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂとしては、太陽光に対して透明な樹脂を用いることができ、たとえば、エチレンビニルアセテート樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂およびゴム系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種の透明樹脂を用いることが好ましい。なお、第１の透明樹脂３１ａと第２の透明樹脂３１ｂとしては、それぞれ同一種類の透明樹脂を用いてもよく、異なる種類の透明樹脂を用いてもよい。
上記の材料からなる透明樹脂３１ａ，３１ｂを用いた場合には、硬化透明樹脂３１ｃの耐候性が優れるとともに、硬化透明樹脂３１ｃの太陽光の透過性が高くなる。そのため、太陽電池モジュールの出力、特に、短絡電流または動作時電流を大きく損なうことなく、ガラス基板３０に太陽電池ストリングを十分な接着強度で固着させることができる。よって、太陽電池モジュールの長期信頼性を確保することができる。
上記の太陽電池ストリングを封止する際において、たとえば、第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂとしてそれぞれエチレンビニルアセテート樹脂を用いる場合、第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂをそれぞれ１００℃以上２００℃以下の温度に維持することにより封止することができる。
裏面保護シート３２としては、第２の透明樹脂３１ｂの裏面を保護することができるものであれば特に限定なく用いることができ、たとえば、ＰＥＴなどの耐候性フィルムを用いることができる。また、第２の透明樹脂３１ｂ中への水蒸気または酸素の透過を十分に抑制して長期的な信頼性を確保する観点から、裏面保護シート３２は、たとえば、アルミニウムなどの金属フィルムを含むように形成されていてもよい。
太陽電池モジュールの端面などの裏面保護シート３２を密着させることが難しい部分には、たとえば、ブチルゴムテープなどの水分透過防止テープを裏面保護シート３２として用いることにより、第２の透明樹脂３１ｂと裏面保護シート３２とを完全に密着させることができる。
なお、太陽電池モジュールとしては、配線シート１０の表面上において複数の裏面電極型太陽電池セル２０が直線状に配置されて電気的に接続されている場合に限られず、図４（Ａ）に示すように、複数の裏面電極型太陽電池セル２０がマトリクス状に配置されて電気的に接続されているものも含まれる。
裏面電極型太陽電池セル２０の電極と、配線シート１０の配線１６とを接合する場合、接合方法として、圧接、はんだ接合、金属接合、導電性接着剤、異方性導電接着剤のいずれの方法により電気的に接続されるようにしてもよい。
本実施形態においては、第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂを用いて太陽電池モジュールの封止を行なったが、第２の透明樹脂３１ｂのみを用いてもよい。この場合、第２の透明樹脂３１ｂの容量を、太陽電池モジュールの封止に必要な量まで多くすることにより、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０とを封止することができる
。
上記の太陽電池モジュールにおいては、裏面電極型太陽電池セル２０と絶縁性基材１１とを接合する封止材として、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至る硬化樹脂１７を用い、その硬化樹脂１７の軟化開始温度が、透明樹脂３１ａ，３１ｂの軟化開始温度より低いため、封止する際に、硬化樹脂１７が透明樹脂３１ａ，３１ｂより先に軟化して封止材中の気泡が除去された後に、硬化樹脂１７および透明樹脂３１ａ，３１ｂが硬化する。その結果、裏面電極型太陽電池セル２０と絶縁性基材１１との間の接合が強固になり、裏面電極型太陽電池セル２０の電極と配線シート１０の配線との電気的接続が安定して、太陽電池モジュールの信頼性が向上される。
以下、本実施形態に係る太陽電池モジュールおよび比較例の太陽電池モジュールにおいて、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接続性を確認した実験例について説明する。
実験例
本実施形態に係る裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５が形成された側の表面に、エポキシ樹脂を含む非導電性接着剤からなる樹脂組成物１７ａを印刷により全面に塗布した。樹脂組成物１７ａの塗布量は、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間の空間を充填するために必要な量のみを塗布した。
次に、裏面電極型太陽電池セル２０上に塗布した樹脂組成物１７ａを、１００℃の温度において２０分間加熱することにより、半硬化樹脂１７ｂにした。この半硬化樹脂１７ｂは、粘着性を有していない。
ＰＥＴフィルムに銅を接着剤で貼り付けた後、この銅をエッチングによりパターンニングして配線シート１０を形成した。この配線シート１０を、半硬化樹脂１７ｂが形成された裏面電極型太陽電池セル２０の上面に配置した。このとき、ｎ型用配線１２とｎ型用電極２４、ｐ型用配線１２とｐ型用電極２４とが対向するように配置した。
次に、ラミネータ装置４のチャンバ４１内に、下から順に、ガラス基板３０、エチレンビニルアセテート樹脂（ＥＶＡ樹脂）からなる透明樹脂３１a、配線シート１０、裏面電極型太陽電池セル２０、ＥＶＡ樹脂からなる透明樹脂３１、ＰＥＴフィルムからなる裏面保護シート３２を配置した。ヒータ４３の設定温度は、１６０℃にした。
ラミネータ装置４の空間部４４の圧力を１０-5Ｐａに減圧したまま、処理部４５の圧力を１０-5Ｐａに減圧した。このとき、配線シート１０と半硬化樹脂１７ｂとの間に存在する空隙は、１０-5Ｐａの真空状態となっている。
この状態で、ラミネータ装置４の空間部４４を大気圧に開放した。ゴム膜４２が処理部４５側に膨らむことにより、ガラス基板３０から裏面保護シート３２までの積層体は、ヒータ４３に押し付けられて加圧および加熱された。
図６は、本実施形態に係る太陽電池モジュールにおける硬化樹脂および透明樹脂の粘度と加熱時間の関係を示すグラフである。図６において、温度プロファイルについては、縦軸に温度、横軸に加熱時間を示し、硬化樹脂および透明樹脂の粘度変化については、縦軸に粘度、横軸に加熱時間を示している。
図６に示すように、半硬化樹脂１７ｂの軟化開始温度は、約４０℃であった。一方、透明樹脂３１ａ，３１ｂの軟化開始温度は、約７０℃であった。半硬化樹脂１７ｂは、圧着開始前の常温程度においては、固体状態であり、軟化状態に移行する約４０℃においては、１００Ｐａ・s以下の粘度に軟化している。また、半硬化樹脂１７ｂは、１３０℃〜１８０℃においては、０．１Ｐａ・sより小さい粘度まで低下し、さらに、１３０℃〜１８０℃の温度において１０秒〜１８０秒間保持されることによって硬化状態に移行した。
このように、加熱を開始した後、まず、半硬化樹脂１７ｂが軟化して、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間が充填された。さらに、余剰な半硬化樹脂１７ｂは、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部の周囲から外部にはみ出した。
その後、透明樹脂３１ａ，３１ｂが軟化して、裏面電極型太陽電池セル２０および配線シート１０を封止した。加熱を継続して、約１５０℃で保持すると、半硬化樹脂１７ｂは、硬化反応が進行して、本硬化樹脂１７ｃとなった。さらに温度を約１５０℃で保持すると、第１の透明樹脂３１aおよび第２の透明樹脂３１ｂの架橋反応が進行し、透明樹脂３１aと透明樹脂３１ｂとが一体化して硬化透明樹脂３１ｃとなった。
この太陽電池モジュールをラミネータ装置４から取り出し、オーブンに入れて、温度１５０℃において２０分間加熱することにより、硬化樹脂１７の硬化反応率を８０％〜９０％に向上させた。このように、硬化樹脂１７の硬化反応率は、オーブンなどにより１３０℃〜１８０℃の温度において３０分〜３時間加熱することにより、８０％〜９０％にまで向上させることができる。
上記のように本実施形態の太陽電池モジュールを作成した。同様に、本実施形態の太陽電池モジュールにおいて、半硬化樹脂１７ｂの軟化開始温度が約５０℃であり、透明樹脂３１ａ，３１ｂの軟化開始温度が約７０℃である太陽電池モジュールを作製した。さらに、本実施形態の太陽電池モジュールにおいて、半硬化樹脂１７ｂの軟化開始温度が約４０℃であり、透明樹脂３１ａ，３１ｂの軟化開始温度が約９０℃である太陽電池モジュールを作製した。
比較例として、上記と同様の方法により、半硬化樹脂１７ｂの軟化開始温度が約９０℃であり、透明樹脂３１ａ，３１ｂの軟化開始温度が約７０℃である太陽電池モジュールを作製した。
図７は、比較例の太陽電池モジュールにおける硬化樹脂および透明樹脂の粘度と加熱時間の関係を示すグラフである。図７において、温度プロファイルについては、縦軸に温度、横軸に加熱時間を示し、硬化樹脂および透明樹脂の粘度変化については、縦軸に粘度、横軸に加熱時間を示している。
図７に示すように、半硬化樹脂１７ｂの軟化開始温度は、約９０℃であった。一方、透明樹脂３１ａ，３１ｂの軟化開始温度は、約７０℃であった。加熱を開始した後、まず、透明樹脂３１ａ，３１ｂが軟化した。
その後、半硬化樹脂１７ｂが軟化して、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間が充填された。このとき、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部の周囲は、透明樹脂３１ａ，３１ｂに覆われているため、余剰な半硬化樹脂１７ｂは、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部の周囲から外部にはみ出すことができない。
加熱を継続して、約１５０℃で保持すると、半硬化樹脂１７ｂは、硬化反応が進行して、本硬化樹脂１７ｃとなった。さらに温度を約１５０℃で保持すると、第１の透明樹脂３１ａおよび第２の透明樹脂３１ｂの架橋反応が進行し、透明樹脂３１aと透明樹脂３１ｂとが一体化して硬化透明樹脂３１ｃとなった。
上記のように比較例の太陽電池モジュールを作製した。同様に、比較例として、半硬化樹脂１７ｂの軟化開始温度が約１００℃であり、透明樹脂３１ａ，３１ｂの軟化開始温度が約９０℃である太陽電池モジュールを作製した。
このように作製した太陽電池モジュールの電気的接続の良否を確認した。表１は、上記の本実施形態に係る太陽電池モジュールおよび比較例の太陽電池モジュールの電気的接続の良否の結果を示すものである。
Figure 2011091327
表１に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュールの電気的接続は良好であった。一方、比較例の太陽電池モジュールの電気的接続は不良であった。比較例の太陽電池モジュールの電気的接続が不良であった原因は、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間に余剰な硬化樹脂１７が存在し、裏面電極型太陽電池セル２０の電極と配線シート１０の配線との接触が不十分となったためであった。
本実施形態においては、硬化樹脂１７の半硬化状態から軟化状態への軟化開始温度が、透明樹脂３１ａ，３１ｂの軟化開始温度より低くなるようにしている。そのため、軟化状態に移行した透明樹脂３１ａと第２の透明樹脂３１ｂとが、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部の周囲を覆う前に、軟化状態に移行した半硬化樹脂１７ｂが流動して、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間に行き渡ることができる。よって、余剰の硬化樹脂１７は、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との接合部の周囲から外部に移動することができる。
その結果、裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４と配線シート１０のｎ型用配線１２との間、および、裏面電極型太陽電池セル２０のｐ型用電極２５と配線シート１０のｐ型用配線１３との間に、硬化樹脂１７が挟まれるようにして硬化することを抑制することができる。よって、裏面電極型太陽電池セル２０の電極と配線シート１０の配線との接触を維持することができ、太陽電池モジュールの電気的接続が保持される。
硬化樹脂１７が硬化する際に発生する収縮力、硬化樹脂１７と裏面電極型太陽電池セル２０との密着力、および、硬化樹脂１７と配線シート１０との密着力により、裏面電極型太陽電池セル２０の電極と、配線シート１０の配線との間に高い接触応力を発生させることができる。
このように、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間にボイドが発生することを抑制することができるとともに、裏面電極型太陽電池セル２０の電極と配線シート１０の配線とを確実に接続することができるため、太陽電池モジュールの信頼性を向上することができる。
なお、今回開示した上記実施形態および実験例はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態および実験例のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、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。
４ ラミネータ装置、１０ 配線シート、１１ 絶縁性基材、１２，１２ａ ｎ型用配線、１３，１３ａ ｐ型用配線、１４ 接続用配線、１６ 配線、１７ 硬化樹脂、１７ａ 樹脂組成物、１７ｂ 半硬化樹脂、１７ｃ 本硬化樹脂、２０ 太陽電池セル、２１ シリコン基板、２２ ｎ型不純物拡散領域、２３ ｐ型不純物拡散領域、２４ ｎ型用電極、２５ ｐ型用電極、２６ パッシベーション膜、２７ 反射防止膜、３０ ガラス基板、３１ａ，３１ｂ 透明樹脂、３１ｃ 硬化透明樹脂、３２ 裏面保護シート、４１ チャンバ、４２ ゴム膜、４３ ヒータ、４４ 空間部、４５ 処理部。

Claims (4)

  1. 絶縁性基材および該絶縁性基材の一方の表面に互いに間隔を開けて形成された複数の配線を有する配線シートと、
    半導体基板および該半導体基板の一方の表面に電極が形成された裏面電極型太陽電池セルと、
    前記配線シートと前記裏面電極型太陽電池セルとの間に配置され、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至ることにより、前記配線と前記電極とが電気的に接続されるように、前記配線シートと前記裏面電極型太陽電池セルとを接合している硬化樹脂と、
    軟化状態を経て硬化状態に至ることにより、互いに接合された前記配線シートと前記裏面電極型太陽電池セルとを封止した透明樹脂と
    を備え、
    前記硬化樹脂の半硬化状態から軟化状態への軟化開始温度が、前記透明樹脂の軟化開始温度より低い、太陽電池モジュール。
  2. 前記半硬化状態の前記硬化樹脂は、粘着性を有さない、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 絶縁性基材および該絶縁性基材の一方の表面に互いに間隔を開けて形成された複数の配線を有する配線シートの該配線が形成された側の表面上、または、半導体基板および該半導体基板の一方の表面に形成された電極を有する裏面電極型太陽電池セルの該電極が形成された側の表面上に、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至る硬化樹脂を配置する工程と、
    前記硬化樹脂を半硬化状態にする工程と、
    半硬化状態の前記硬化樹脂を挟んで、前記裏面電極型太陽電池セルの前記電極と、前記電極に対応する前記配線シートの前記配線とが対向するように積層する工程と、
    前記裏面電極型太陽電池セルの前記電極が形成されている側とは反対側の表面上、および、前記配線シートの前記配線が形成されている側とは反対側の表面上の少なくとも一方に、軟化状態を経て硬化状態に至る透明樹脂を積層する工程と、
    半硬化状態の前記硬化樹脂および前記透明樹脂が積層された、前記裏面電極型太陽電池セルと前記配線シートとの積層体を減圧雰囲気下に置く工程と、
    半硬化状態の前記硬化樹脂および前記透明樹脂が積層された、前記裏面電極型太陽電池セルと前記配線シートとの積層体を加圧する工程と、
    半硬化状態の前記硬化樹脂および前記透明樹脂が積層された、前記裏面電極型太陽電池セルと前記配線シートとの積層体を加熱する工程と
    を備え、
    前記硬化樹脂の半硬化状態から軟化状態への軟化開始温度が、前記透明樹脂の軟化開始温度より低い、太陽電池モジュールの製造方法。
  4. 前記減圧雰囲気下に置く工程の後に、半硬化状態の前記硬化樹脂および前記透明樹脂が積層された、前記裏面電極型太陽電池セルと前記配線シートとの積層体を加圧および加熱する、請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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