JP2011114205A - 太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】配線シートの配線上に裏面電極型太陽電池セルを接続して作製される太陽電池モジュールにおいて裏面電極型太陽電池セルの反りに起因する歩留まりや性能の低下を抑止することができる太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】絶縁性基材の一方の面側に配線が設けられた配線シートと裏面電極型太陽電池セルとを重ね合わせる工程と、裏面電極型太陽電池セルを配線シートと透光性支持体との間の第１の封止材で封止する工程と、を含み、第１の封止材で封止する工程において配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの少なくとも一部の接続が行なわれる太陽電池モジュールの製造方法とその方法により製造される太陽電池モジュールである。
【選択図】図１４
【解決手段】絶縁性基材の一方の面側に配線が設けられた配線シートと裏面電極型太陽電池セルとを重ね合わせる工程と、裏面電極型太陽電池セルを配線シートと透光性支持体との間の第１の封止材で封止する工程と、を含み、第１の封止材で封止する工程において配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの少なくとも一部の接続が行なわれる太陽電池モジュールの製造方法とその方法により製造される太陽電池モジュールである。
【選択図】図１４
Description
本発明は、太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールに関する。
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、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、実用化され、発展の道を歩んでいる。
このような太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルとしては、従来から、例えば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、シリコン基板の受光面と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主流となっている。また、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も進められている。
たとえば、米国特許第５９５１７８６号公報（特許文献１）には、絶縁性基材の表面上に電気的導電性を有する配線がパターンニングされた配線シートの配線上に裏面電極型太陽電池セルを接続し、裏面電極型太陽電池セルを封止材中に封止することによって太陽電池モジュールを製造する方法が開示されている。
両面電極型太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールは、一般的に、以下の（ｉ）および（ｉｉ）の工程を経て製造される。
（ｉ）複数の両面電極型太陽電池セルをインターコネクタで接続することによって太陽電池ストリングを作製する。
（ｉｉ）太陽電池ストリングを並べて、バックフィルム／封止材／太陽電池ストリング／封止材／ガラス基板の順に積層してラミネートする。
ここで、（ｉ）の工程において、両面電極型太陽電池セルとインターコネクタはたとえばリフロー炉などではんだ付けされるが、はんだが溶融した状態から固化する際に両面電極型太陽電池セルとインターコネクタとの位置関係が固定され、はんだが常温に戻る過程で両面電極型太陽電池セルとインターコネクタの熱膨張率差に起因する応力が発生する。そのため、太陽電池ストリングを構成する両面電極型太陽電池セルに反りが生じるという問題があった。
このような両面電極型太陽電池セルの反りを低減する方法として、以下の（１）〜（３）などの方法が考えられている。
（１）両面電極型太陽電池セルの受光面と裏面にほぼ対称にインターコネクタを取り付けることで応力を均衡させる。
（２）両面電極型太陽電池セルとインターコネクタとの熱膨張率差を小さくする。
（３）両面電極型太陽電池セルとインターコネクタとの非接続部を設けることによって応力を逃がす。
（３）両面電極型太陽電池セルとインターコネクタとの非接続部を設けることによって応力を逃がす。
しかしながら、以下の理由により、上記の（１）〜（３）の方法では、特許文献１に記載されているように裏面電極型太陽電池セルを配線シートの配線上に固定して接続した後の裏面電極型太陽電池セルの反りを低減することはできなかった。
すなわち、（１）の方法は、片面のみに電極が設けられている裏面電極型太陽電池セルには適用することができない。
また、配線シートの絶縁性基材に樹脂フィルムを用いるのが好適であるが、樹脂フィルムからなる絶縁性基材は通常熱収縮するため、（２）の方法では、配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの熱膨張率差を小さくするのは困難である。
さらに、（３）の方法では、配線シートのほぼ全面に裏面電極型太陽電池セルが接続される場合には応力を逃がす箇所を設けるのが困難であり、仮に設けることができたとしても配線シートにしわや断裂が起こる可能性が高い。
上記のように、裏面電極型太陽電池セルの反りを低減できなかった場合には、裏面電極型太陽電池セルの封止材中への封止工程における加圧などによって裏面電極型太陽電池セルに割れなどが生じて、太陽電池モジュールの歩留まりや性能が低下するという問題があった。
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、配線シートの配線上に裏面電極型太陽電池セルを接続して作製される太陽電池モジュールにおいて、裏面電極型太陽電池セルの反りに起因する歩留まりや性能の低下を抑止することができる太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明は、絶縁性基材の一方の面側に配線が設けられた配線シートと裏面電極型太陽電池セルとを重ね合わせる工程と、裏面電極型太陽電池セルを配線シートと透光性支持体との間の第１の封止材で封止する工程と、を含み、第１の封止材で封止する工程において配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの少なくとも一部の接続が行なわれる太陽電池モジュールの製造方法である。
ここで、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、第１の封止材で封止する工程の前に配線シートに裏面電極型太陽電池セルを仮固定する工程を含むことが好ましい。
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池モジュールの電力を外部に出力するための出力配線を設置する工程と、配線シートの裏面電極型太陽電池セルが封止された面とは反対側の面を配線シートと保護部材との間の第２の封止材で封止する工程とを含むことが好ましい。
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法において、第２の封止材で封止する工程が透光性支持体の面の一部を封止する工程を含むことが好ましい。
また、本発明は、透光性支持体と、保護部材と、透光性支持体と保護部材との間の封止材と、絶縁性基材の一方の面側に配線が設けられた配線シートと、配線シートの配線に接続された裏面電極型太陽電池セルと、太陽電池モジュールの電力を外部に出力するための出力配線と、を備え、封止材は、透光性支持体と配線シートとの間の第１の封止材と、配線シートと保護部材との間の第２の封止材と、を含み、出力配線の少なくとも一部が、第２の封止材によって配線シートと保護部材との間に封止されている太陽電池モジュールである。
ここで、本発明の太陽電池モジュールにおいて、第１の封止材は第２の封止材で覆われており、透光性支持体の一部に第２の封止材の一部が接していることが好ましい。
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、配線シートの一部に貫通部が備えられており、貫通部を通して配線シートの配線と出力配線とが接続されていることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールにおいては、配線が設けられた面側が外側となるように配線シートの一部が折り返されており、配線シートが折り返された部分で配線シートの配線と出力配線とが接続されていることが好ましい。
本発明によれば、配線シートの配線上に裏面電極型太陽電池セルを接続して作製される太陽電池モジュールにおいて、裏面電極型太陽電池セルの反りに起因する性能の低下を抑止することができる太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
まず、たとえば図１の模式的平面図に示す配線シート１０を用意する。ここで、配線シート１０は、絶縁性基材１１と、絶縁性基材１１上において図１に示す形状にパターンニングされた配線１６とを有している。
なお、本明細書においては、第１方向５０と第２方向５１とが為す角度が９０°である場合について説明するが、本発明においては、第１方向５０と第２方向５１とはそれぞれ異なる方向であればよく、第１方向５０と第２方向５１とが為す角度はたとえば９０°±１４°の範囲内のものとすることができる。また、本明細書において、第１方向５０および第２方向５１はそれぞれ本発明の図面の矢印の向きと同一方向、反対方向および双方向のいずれの意味も含んでおり、状況に応じて適宜使い分けることができる。
図２に、図１に示す配線シートの模式的な拡大平面図を示す。図２に示すように、配線シート１０の配線１６は、絶縁性基材１１の表面上に設置された、ｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３、第１の接続用配線１４ａおよび第２の接続用配線１４ｂを有している。
ここで、ｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３、第１の接続用配線１４ａおよび第２の接続用配線１４ｂはそれぞれ導電性であり、ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３はそれぞれ第１方向５０に伸長する帯状に形成されており、第１の接続用配線１４ａおよび第２の接続用配線１４ｂはそれぞれ第２方向５１に伸長する形状に形成されている。
また、複数のｎ型用配線１２のそれぞれの一端が第１の接続用配線１４ａに電気的に接続されており、複数のｐ型用配線１３のそれぞれの一端が第２の接続用配線１４ｂに電気的に接続されている。
そして、１本の第１の接続用配線１４ａとそれに電気的に接続する複数の帯状のｎ型用配線１２とから１つのｎ型用櫛形電極が構成されており、１本の第２の接続用配線１４ｂとそれに電気的に接続する複数の帯状のｐ型用配線１３とから１つのｐ型用櫛形電極が構成されている。
ここで、１つのｐ型用櫛形電極と１つのｎ型用櫛形電極とは互いの櫛歯が向かい合うようにして設置されており、ｎ型用櫛形電極の櫛歯に相当する帯状のｎ型用配線１２と、ｐ型用櫛形電極の櫛歯に相当する帯状のｐ型用配線１３とはそれぞれ１本ずつ交互に間隔をあけて第２方向５１に配列されることにより交互配列部２０を構成している。なお、交互配列部２０は、ｎ型用配線１２とｐ型用配線１３とが１本ずつ交互に配列された配線領域である。
図３に、図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った模式的な断面図を示す。ここで、図３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が設置されており、ｎ型用配線１２とｐ型用配線１３とは１本ずつ交互に所定の間隔をあけて配置されて交互配列部２０を構成している。
また、図２に示すように、１つの交互配列部２０において、ｎ型用配線１２の第１の接続用配線１４ａ側とは反対側の端と第２の接続用配線１４ｂとの間、およびｐ型用配線１３の第２の接続用配線１４ｂ側とは反対側の端と第１の接続用配線１４ａとの間にはそれぞれ間隙１８が設けられている。なお、間隙１８は、配線シート１０の絶縁性基材１１の表面上において配線１６が設けられておらず絶縁性基材１１の表面が露出している領域である。
さらに、図２においては、第２の接続用配線１４ｂの一方の側面である第１の側面に複数のｐ型用配線１３のそれぞれの一端が電気的に接続されており、第２の接続用配線１４ｂの他方の側面である第２の側面に複数のｎ型用配線１２のそれぞれの一端が電気的に接続されているため、第１方向５０に隣り合って配置された交互配列部２０は第２の接続用配線１４ｂによって電気的に接続されている。
したがって、図１に示す配線シート１０においては、左上の交互配列部と左下の交互配列部とが電気的に接続されており、左下の交互配列部と右下の交互配列部とが電気的に接続されており、右下の交互配列部と右上の交互配列部とが電気的に接続されていることになる。これにより、図１に示す配線シート１０においては、交互配列部がＵ字状に電気的に接続されることになる。
なお、上記において、絶縁性基材１１の材質としては、電気絶縁性の材質であれば特に限定なく用いることができ、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できる。
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。
また、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なく用いることができ、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できる。
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。
また、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）、ＳｎＰｂはんだ、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設置してもよい。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傾向にある。
また、配線１６の少なくとも一部の表面には、たとえば防錆処理や黒化処理などの表面処理を施してもよい。
なお、配線１６も、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。
図１に示す配線シート１０は、たとえば、図１に示される配線１６のパターンが絶縁性基材１１の表面上で連続して形成された長尺の配線シート１０が芯２２に巻き取られてなるたとえば図４の模式的斜視図に示す配線シートロールからたとえば図５の模式的側面図に示すように必要な長さに引き出して切り取ることにより得ることができる。
このように配線シート１０が巻き取られてなる図４に示す構成の配線シートロールから、たとえば図５に示すように配線シート１０を必要な長さに引き出して切り取って用いることにより、１本の共通した配線シートロールを用いて様々な大きさの太陽電池モジュールを作製することが可能となる。
たとえば、配線シートロールから第１方向５０に引き出された図１に示す配線シート１０を交互配列部２０の途中で第２方向５１に切り取ることによって配線シート１０の両端がそれぞれ途中で切断された交互配列部２０から構成される場合には、たとえば、切り取られた配線シート１０の一方の端において途中で切断された２つの交互配列部２０に１本の帯状の導電性部材をその長手方向が第２方向５１に一致するように貼り付けたものを配線シート１０として用いることができる。これにより、切り取られた配線シート１０の一方の端に位置する２つの交互配列部２０の第２方向５１に配列されたｎ型用配線１２とｐ型用配線１３とを電気的に接続することができるため、第２方向５１において隣り合うこれら２つの交互配列部２０同士を電気的に接続して配線シート１０の交互配列部２０をＵ字状に電気的に接続することができる。
なお、芯２２としては、配線シート１０を巻き取ることができるものを特に限定なく用いることができる。
また、図１に示す配線シート１０は、たとえば上記のように配線シートロールから引き出して得られたものだけでなく、予め所定の大きさに切り出された絶縁性基材１１の表面上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して配線１６をパターンニングすることによって得られたものも用いることができる。
次に、たとえば図６の模式的平面図に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セルを用意する。ここで、裏面電極型太陽電池セル３０においては、ｎ型用電極３４およびｐ型用電極３５がそれぞれ帯状に形成されており、帯状のｎ型用電極３４と帯状のｐ型用電極３５とが半導体基板３１の裏面上において、１本ずつ交互に所定の間隔をあけて配置されている。
また、裏面電極型太陽電池セル３０の周縁の一部には、ｎ型用電極３４およびｐ型用電極３５が形成されていない切り欠き部３８が設けられており、切り欠き部３８には、たとえば、裏面電極型太陽電池セル３０を配線シート１０上の正確な位置に設置するためのアライメントマークを設置させることができる。
なお、裏面電極型太陽電池セル３０の裏面のｎ型用電極３４およびｐ型用電極３５のそれぞれの形状および配置は、図６に示す構成に限定されず、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。
また、裏面電極型太陽電池セル３０のｎ型用電極３４の少なくとも一部の表面および／またはｐ型用電極３５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）、ＳｎＰｂはんだ、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設置してもよい。この場合には、配線シート１０の配線１６（ｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３）と裏面電極型太陽電池セル３０の電極（ｎ型用電極３４、ｐ型用電極３５）との電気的な接続を良好なものとし、裏面電極型太陽電池セル３０の電極（ｎ型用電極３４、ｐ型用電極３５）の耐候性を向上させることができる傾向にある。
また、裏面電極型太陽電池セル３０のｎ型用電極３４の少なくとも一部の表面および／またはｐ型用電極３５の少なくとも一部の表面には、たとえば防錆処理などの表面処理を施してもよい。
図７に、図６のＸＩＩ−ＸＩＩに沿った模式的な断面図を示す。ここで、裏面電極型太陽電池セル３０は、たとえばｎ型またはｐ型のシリコン基板などの半導体基板３１と、裏面電極型太陽電池セル３０の受光面となる半導体基板３１の凹凸表面側に形成された反射防止膜３７と、裏面電極型太陽電池セル３０の裏面となる半導体基板３１の裏面側に形成されたパッシベーション膜３６とを有している。
また、半導体基板３１の裏面側には、たとえばリンなどのｎ型不純物が拡散して形成されたｎ型不純物拡散領域３２と、たとえばボロンなどのｐ型不純物が拡散して形成されたｐ型不純物拡散領域３３と、が所定の間隔を空けて交互に形成されているとともに、半導体基板３１の裏面側のパッシベーション膜３６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３２に接するｎ型用電極３４およびｐ型不純物拡散領域３３に接するｐ型用電極３５がそれぞれ設けられている。
また、ｎ型またはｐ型の導電型を有する半導体基板３１の裏面側には、ｎ型不純物拡散領域３２またはｐ型不純物拡散領域３３と半導体基板３１内部との界面において複数のｐｎ接合が形成されることになる。半導体基板３１がｎ型またはｐ型のいずれの導電型を有していても、ｎ型不純物拡散領域３２およびｐ型不純物拡散領域３３はそれぞれ半導体基板３１内部と接合していることから、ｎ型用電極３４およびｐ型用電極３５はそれぞれ半導体基板３１の裏面側に形成された複数のｐｎ接合にそれぞれ対応する電極となる。
また、半導体基板３１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からなるシリコン基板などを用いることができる。なお、半導体基板３１としては、裏面側でｐｎ接合を形成するには、単結晶であることが好ましい。
また、ｎ型用電極３４およびｐ型用電極３５としてはそれぞれ、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。
また、パッシベーション膜３６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。
また、反射防止膜３７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、上述した半導体基板３１の一方の表面側（裏面側）のみにｎ型用電極３４およびｐ型用電極３５の双方が形成された構成のものだけでなく、ＭＷＴ（Metal Wrap Through）セル（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）などのいわゆるバックコンタクト型太陽電池セル（太陽電池セルの受光面側と反対側の裏面側から電流を取り出す構造の太陽電池セル）のすべてが含まれる。
次に、図８の模式的断面図に示すように、上記の配線シート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絶縁性基材１１の表面に未硬化の絶縁性接着材１７を塗布する。
ここで、絶縁性接着材１７は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、およびエポキシ樹脂とアクリル樹脂との混合樹脂のいずれかを含んでいることが好ましいが、これらの樹脂を含むことに限定されないことは言うまでもない。また、絶縁性接着材１７は、樹脂成分以外の成分として、たとえば硬化剤などの従来から公知の添加剤を１種類以上含んでいてもよい。
また、絶縁性接着材１７の塗布方法は特に限定されないが、たとえば、ディスペンサを用いた塗布、インクジェット塗布またはスリットコーターを用いた塗布などを用いることができる。
次に、図９の模式的断面図に示すように、裏面電極型太陽電池セル３０のｎ型用電極３４と配線シート１０のｎ型用配線１２とが向かい合い、かつ裏面電極型太陽電池セル３０のｐ型用電極３５と配線シート１０のｐ型用配線１３とが向かい合うようにして、裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０とを重ね合わせる（重ね合わせ工程）。
ここで、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル３０との間には絶縁性接着材１７が設置されており、裏面電極型太陽電池セル３０は未硬化の絶縁性接着材１７上に設置されている。なお、この段階で絶縁性接着材１７の一部を硬化させて、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル３０との接続の一部を行なってもよい。
また、上記においては、絶縁性接着材１７を配線シート１０側に塗布する場合について説明したが、これに限定されず、絶縁性接着材１７は、裏面電極型太陽電池セル３０側、若しくは裏面電極型太陽電池セル３０および配線シート１０の双方の側に塗布されてもよい。
絶縁性接着材１７は、裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０とを重ね合わせたときに、裏面電極型太陽電池セル３０の電極と配線シート１０の配線１６との電気的な接続を妨げない箇所に塗布されることが好ましいが、後述する第１の封止工程時に裏面電極型太陽電池セル３０の電極と配線シート１０の配線１６とが電気的に接続されるのであれば、上記のように裏面電極型太陽電池セル３０の電極および配線シート１０の配線１６を含むほぼ全面に絶縁性接着材１７を塗布してもよい。
また、絶縁性接着材１７に代えて、導電性接着材を塗布する場合には、裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０とを重ね合わせたときに、たとえば隣り合う電極間および／または隣り合う配線間のような裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０との間の電気的な短絡を防止すべき箇所以外の箇所に塗布することが好ましい。
また、絶縁性接着材１７に代えて、絶縁性接着材１７と導電性接着材とを併用して塗布する場合には、裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０とを重ね合わせたときに、裏面電極型太陽電池セル３０の電極と配線シート１０の配線１６との電気的な接続を妨げない箇所に絶縁性接着材１７を塗布するとともに、裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０との間の電気的な短絡を防止すべき箇所以外の箇所に導電性接着材を塗布することが好ましい。
また、絶縁性接着材１７に代えて、導電性物質を含む絶縁性の接着材を塗布する場合には、裏面電極型太陽電池セル３０の電極の設置箇所および／または配線シート１０の配線１６の設置箇所に接着材を塗布することが好ましい。
また、上記の絶縁性接着材１７、導電性接着材および導電性物質を含む絶縁性の接着材はそれぞれ熱を加えることによって硬化することが好ましい。この場合には、後述する第１の封止工程時の加熱処理によって接着材を硬化することができる。
図１０に、裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０とを重ね合わせる工程の一例を図解する模式的な平面図を示す。この例においては、４つの裏面電極型太陽電池セル３０はそれぞれ、配線シート１０の配線１６の４つの交互配列部２０のそれぞれに重ね合わせられている。
ここで、後述する第１の封止工程の前に、配線シート１０に重ね合わされた裏面電極型太陽電池セル３０を配線シート１０に仮固定することが好ましい。裏面電極型太陽電池セル３０を配線シート１０に仮固定することによって、上記の重ね合わせ工程から後述する第１の封止工程に移行する際に配線シート１０を移動させる必要がある場合でも、裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０の相対的な位置がずれるのを抑制することができるため、太陽電池モジュールの生産性を向上することができる。
なお、仮固定工程は、たとえば、配線シート１０に対する裏面電極型太陽電池セル３０の位置ずれを仮固定をしない場合と比べて妨げることができる程度の固定力を付与する工程であればよい。
図１１に、裏面電極型太陽電池セル３０を配線シート１０に仮固定する工程の一例を図解する模式的な拡大平面図を示す。ここで、裏面電極型太陽電池セル３０は、裏面電極型太陽電池セル３０の周囲の辺の一部が仮固定用の接着材８１で配線シート１０に仮固定されている。
ここで、仮固定用の接着材８１は、裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０との間に設置されている接着材とは異なる材質で、加熱せずとも接着力を有する材質であることが好ましい。この場合には、上記の重ね合わせ工程から後述する第１の封止工程に移行する際の配線シート１０の移動に起因する配線シート１０に対する裏面電極型太陽電池セル３０の位置ずれをより有効に抑制することができるため、太陽電池モジュールの生産性をさらに向上することができる傾向にある。
また、仮固定用の接着材８１は、裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０との間に設置されている接着材と同じ材質であってもよい。この場合には、上記の重ね合わせ工程後に仮固定用の接着材８１を加熱して一部を硬化させること等によって裏面電極型太陽電池セル３０を配線シート１０に仮固定できるため、仮固定用の接着材８１を新たに導入することなく、配線シート１０に対する裏面電極型太陽電池セル３０の位置ずれを効果的に抑制することができる。
次に、図１２の模式的断面図に示すように、加熱可能なプレート１３０１上に、テトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂からなる一対のフッ素樹脂シート１３０２，１３０３の間にＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂などの中間樹脂１３０４を挟み込んだ構成の下敷き用シート１３０５を設置した後に、下敷き用シート１３０５上に配線シート１０を設置する。ここで、配線シート１０は、下敷き用シート１３０５側が絶縁性基材１１側となるように、下敷き用シート１３０５上に設置される。
そして、配線シート１０に重ね合わされた裏面電極型太陽電池セル３０上にＥＶＡなどの透光性樹脂からなる第１の封止材４１ａを設置した後に、第１の封止材４１ａ上にガラス基板などの太陽光に対して透明な透光性支持体４０を設置する。
次に、透光性支持体４０とプレート１３０１との間に圧力を加えながらプレート１３０１を加熱することによって、第１の封止材４１ａがたとえば架橋等によってその少なくとも一部が硬化し、図１３の模式的断面図に示すように、裏面電極型太陽電池セル３０を配線シート１０と透光性支持体４０との間の第１の封止材４１ａ中に封止する（第１の封止工程）。
すなわち、第１の封止工程においては、まず図１４の模式的断面図に示すように、配線シート１０上に塗布された未硬化の絶縁性接着材１７上に設置された裏面電極型太陽電池セル３０上に第１の封止材４１ａが設置され、第１の封止材４１ａ上に透光性支持体４０が設置される。
そして、透光性支持体４０と配線シート１０との間に圧力を加えながら第１の封止材４１ａを加熱するが、このとき、透光性支持体４０と配線シート１０との間に加えられる圧力と、第１の封止材４１ａに加えられる熱とによって、裏面電極型太陽電池セル３０の電極が絶縁性接着材１７を押しのけながら配線シート１０の配線１６に接近するとともに、未硬化の絶縁性接着材１７の硬化が進行する。
これにより、図１５の模式的断面図に示すように、裏面電極型太陽電池セル３０のｎ型用電極３４が配線シート１０のｎ型用配線１２と接触して電気的に接続されるとともに、裏面電極型太陽電池セル３０のｐ型用電極３５が配線シート１０のｐ型用配線１３と接触して電気的に接続された状態で絶縁性接着材１７が硬化する。この絶縁性接着材１７の硬化によって裏面電極型太陽電池セル３０と配線シート１０との少なくとも一部の接続が行なわれる。
なお、図１２に示すように、第１の封止材４１ａの一部が配線シート１０の外側に位置するように配置、若しくは第１の封止工程によって配線シート１０の外側にはみ出るようにしてもよい。これにより、配線シート１０の端部においてもより確実に封止することができる。この場合は、第１の封止工程において配線シート１０の外側に位置した第１の封止材４１ａが、配線シート１０の裏面電極型太陽電池セル３０が封止された面とは反対側の面に周り込まないようにすることが、後述する出力配線の接続工程をより容易にすることから好ましい。
また、第１の封止材４１ａとしては、太陽光に対して透明な樹脂を特に限定なく用いることができ、なかでも、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）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種の透光性樹脂を含むものを用いることが好ましい。この場合には、第１の封止材４１ａが耐候性に優れるとともに、太陽光の透過性が高くなるため、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十分な強度で第１の封止材４１ａを透光性支持体４０に固着させることができる。これにより、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傾向にある。
また、上記の第１の封止工程においては、裏面電極型太陽電池セル３０を第１の封止材４１ａ中に封止する際の加熱処理は、たとえば、第１の封止材４１ａがＥＶＡ樹脂からなる場合には、たとえば１００℃以上２００℃以下の温度に第１の封止材４１ａを加熱することにより行なうことができる。
また、上記の第１の封止工程における加圧処理および加熱処理は、たとえばラミネータと呼ばれる真空圧着および加熱処理を行なう装置などを用いて行なうことができる。
ここで、真空圧着とは、大気圧よりも減圧した雰囲気下で圧着させる処理のことである。また、圧着方法として真空圧着を用いた場合には、第１の封止材４１ａ中にガスの気泡が残留しにくくなる傾向にある点で好ましい。
たとえばラミネータにより第１の封止材４１ａを熱変形させ、第１の封止材４１ａを熱硬化させることにより、第１の封止材４１ａ中に裏面電極型太陽電池セル３０が包み込まれるようにして封止されることになる。
次に、図１６の模式的断面図に示すように、裏面電極型太陽電池セル３０を第１の封止材４１ａ中に封止した後の配線シート１０の配線１６に帯状の出力配線１５０１を電気的に接続する。なお、図１６においては、配線シート１０の配線１６と出力配線１５０１との電気的な接続方法の詳細については図示していないが、その方法については後述する。また、出力配線１５０１の形状は帯状に限定されないことは言うまでもない。また、出力配線１５０１の材質は導電性の材質であれば特に限定されない。
次に、図１７の模式的断面図に示すように、加熱可能なプレート１３０１上に、上記の出力配線１５０１の接続後の透光性支持体４０を設置した後に、第１の封止材４１ａ上に第２の封止材４１ｂを設置し、さらに第２の封止材４１ｂ上に保護部材４２を設置する。ここで、第２の封止材４１ｂおよび保護部材４２はそれぞれ、出力配線１５０１を外部に引き出すようにして設置される。
また、第２の封止材４１ｂとしては、第１の封止材４１ａと同一種類の透光性樹脂を用いてもよく、異なる種類の透光性樹脂を用いてもよい。
なお、第２の封止材４１ｂの周縁部などの保護部材４２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用いて第２の封止材４１ｂに保護部材４２を密着させることもできる。
また、保護部材４２としては、たとえば従来から用いられているＰＥＴなどの耐候性フィルムを用いることができる。また、太陽電池モジュール内部への水蒸気や酸素の透過を十分に抑制して太陽電池モジュールの長期的な信頼性を確保する観点から、保護部材４２は、たとえばアルミニウムなどの金属フィルムを含んでいても良い。
次に、保護部材４２とプレート１３０１との間に圧力を加えながらプレート１３０１を加熱することによって、第２の封止材４１ｂをたとえば架橋等によってその少なくとも一部を硬化させて、配線シート１０の裏面電極型太陽電池セル３０が第１の封止材４１ａによって封止された面とは反対側の面を配線シート１０と保護部材４２との間の第２の封止材４１ｂで封止する（第２の封止工程）。
これにより、図１８の模式的断面図に示すように、出力配線１５０１の少なくとも一部が第２の封止材４１ｂによって配線シート１０と保護部材４２との間に封止された太陽電池モジュールが作製される。第２の封止工程においては、第１の封止材４１ａもたとえば架橋等によってその少なくとも一部がさらに硬化し得る。また、図１８に示す太陽電池モジュールにおいては、第１の封止材４１ａと第２の封止材４１ｂとから封止材４１が構成される。
上述したように、第１の封止工程においては、裏面電極型太陽電池セル３０が第１の封止材４１ａ中に封止される。そのため、第１の封止工程においては、配線シート１０上の全ての裏面電極型太陽電池セル３０になるべく均一に圧力を加えることが好ましい。ここで、出力配線１５０１を配線シート１０の配線１６に電気的に接続した後に第１の封止工程を行なった場合には、出力配線１５０１の厚みによって裏面電極型太陽電池セル３０に加えられる圧力は出力配線１５０１の設置箇所で高くなり、出力配線１５０１の非設置箇所で低くなる。そのため、裏面電極型太陽電池セル３０に加えられる圧力が相対的に高い箇所で裏面電極型太陽電池セル３０の割れや歪みが生じやすい。
そこで、出力配線１５０１を配線シート１０の配線１６に接続する工程を第１の封止工程と第２の封止工程の間に行なうことによって、配線シート１０上の裏面電極型太陽電池セル３０に加えられる圧力の均一性を向上することができるため、第１の封止工程における裏面電極型太陽電池セル３０の割れ、歪みおよび反りなどの発生を有効に防止することができる。
また、第２の封止工程においては、出力配線１５０１が配線シート１０の配線１６に接続された状態で裏面電極型太陽電池セル３０が封止された面とは反対側の面を第２の封止材４１ｂで封止するため、裏面電極型太陽電池セル３０を第１の封止材４１ａ中に封止した後の配線シート１０に加えられる圧力の均一性を向上させるのは困難となる。しかしながら、裏面電極型太陽電池セル３０は既に第１の封止工程で第１の封止材４１ａ中に封止されているため、第２の封止工程において、裏面電極型太陽電池セル３０の割れ、歪みおよび反りなどの発生を防止することができる。
図１９に、本発明の太陽電池モジュールの他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、太陽電池モジュールは、透光性支持体４０と、保護部材４２と、透光性支持体４０と保護部材４２との間の封止材４１と、絶縁性基材１１の一方の面側に配線１６が設けられた配線シート１０と、配線シート１０の配線１６に接続された裏面電極型太陽電池セル３０と、太陽電池モジュールの電力を外部に出力するための出力配線１５０１と、を備えている。
封止材４１は、透光性支持体４０と配線シート１０との間の第１の封止材４１ａと、配線シート１０と保護部材４２との間の第２の封止材４１ｂと、から構成されており、出力配線１５０１の一部が配線シート１０と保護部材４２との間の第２の封止材４１ｂ中に封止されている。また、第１の封止材４１ａは第２の封止材４１ｂで覆われており、透光性支持体４０の一部に第２の封止材４１ｂの一部が接している。
ここで、第１の封止材４１ａと第２の封止材４１ｂとは一体化してその境界面を有しないことが好ましいが、第１の封止材４１ａは第１の封止工程でその少なくとも一部が硬化しているため、第２の封止工程で未硬化である第２の封止材４１ｂと第１の封止材４１ａとの間に境界面ができないように、第１の封止材４１ａおよび第２の封止材４１ｂの材質、ならびに第１の封止工程および第２の封止工程の製造条件を厳密に選択することが好ましい。
もしくは、第１の封止工程において、透光性支持体４０の周囲の一部には第１の封止材４１ａを設置せずに封止を行ない、第２の封止工程において、第１の封止材４１ａが設置されていない透光性支持体４０の周囲の一部を第２の封止材４１ｂで封止することによって第１の封止材４１ａが第２の封止材４１ｂで覆われるとともに、透光性支持体４０の一部に第２の封止材４１ｂの一部が接する構成の図１９に示す太陽電池モジュールを作製することができる。これにより、第１の封止材４１ａと第２の封止材４１ｂとの間の境界面が形成されても、該境界面は太陽電池モジュールの外面に現れないことから、第１の封止材４１ａおよび第２の封止材４１ｂの材質、ならびに第１の封止工程および第２の封止工程の製造条件の選択範囲が緩和されて、厳密に材質および製造条件を選択する必要がないことから太陽電池モジュールの生産性を向上させることができる。
また、図１９に示す太陽電池モジュールの製造においても、上記と同様の重ね合わせ工程および第１の封止工程を含む製造工程が用いられることから、裏面電極型太陽電池セルの割れなどに起因する太陽電池モジュールの性能の低下を抑止することができる。
また、たとえば図２０の模式的平面図に示すように、上記のようにして作製した図１８および図１９に示す太陽電池モジュールには、太陽電池モジュールの外部に引き出されている出力配線１５０１に端子ボックス２００１の出力端子２００２を接続することによって、端子ボックス２００１を取り付けることもできる。ここで、出力配線１５０１と出力端子２００２との電気的な接続方法は特に限定されず、たとえば従来から公知のはんだなどを用いて接続する方法がある。
また、たとえばアルミニウム合金などからなる枠体を太陽電池モジュールの外周を取り囲むようにして取り付けることもできる。
以上のようにして作製された太陽電池モジュールの裏面電極型太陽電池セル３０の受光面に光が入射することによって発生した電流は裏面電極型太陽電池セル３０のｎ型用電極３４およびｐ型用電極３５から配線シート１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３に取り出される。そして、配線シート１０の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、出力配線１５０１および端子ボックス２００１の出力端子２００２を通して太陽電池モジュールの外部に取り出されることになる。
以下に、配線シート１０の配線１６と出力配線１５０１との電気的な接続方法の一例について説明する。
まず、図２１の模式的平面図に示すように、配線シート１０の配線１６の終端１４ｃの一部の領域およびその領域の下方に位置する絶縁性基材１１の領域をそれぞれ貫通する貫通孔である貫通部６１を形成するとともに、配線１６の終端１４ｄの一部の領域およびその領域の下方に位置する絶縁性基材１１の領域をそれぞれ貫通する貫通孔である貫通部６１を形成する。
ここで、図２１においては、貫通部６１の開口部の形状は円形状とされているが、これに限定されるものでないことは言うまでもない。貫通部６１の開口部の形状は、たとえば、三角形状または四角形状などであってもよい。
なお、貫通部６１の形成順序は特に限定されず、たとえば、配線シート１０を切り出した後に形成してもよく、配線シートロールに巻き取られている配線シート１０に予め貫通部６１を形成しておいてもよい。
次に、図２２の模式的平面図に示すように、配線１６の終端１４ｃおよび終端１４ｄのそれぞれの表面上に、第２方向５１に伸長する帯状の導電性部材７１を貫通部６１の開口部を塞ぐようにして設置する。
なお、図２２に示す例においては、第２方向５１に伸長する帯状の導電性部材７１を用いて貫通孔６１の円形状の開口部を塞いでいるが、導電性部材７１の形状は帯状に限定されないことは言うまでもない。また、導電性部材７１の材質は、導電性の材質であれば特に限定されない。また、導電性部材７１の設置方法は特に限定されず、たとえば、従来から公知のはんだ等を用いて配線１６の終端１４ｃおよび終端１４ｄのそれぞれの表面上に設置することができる。
その後、上記と同様の重ね合わせ工程、仮固定工程および第１の封止工程を行なうことにより、図２３の模式的断面図に示すように、配線シート１０上の裏面電極型太陽電池セル３０を第１の封止材４１ａ中に封止する。ここで、導電性部材７１の表面は、貫通部６１から露出している。
次に、図２４の模式的平面図に示すように、貫通部６１から露出している導電性部材７１の表面に出力配線１５０１を電気的に接続する。ここで、導電性部材７１と出力配線１５０１との電気的な接続方法は特に限定されず、たとえば従来から公知のはんだ等を用いた方法などを用いることができる。
そして、上記と同様にして第２の封止工程を行ない、配線シート１０の裏面電極型太陽電池セル３０が封止された面とは反対側の面を配線シート１６と保護部材４２との間の第２の封止材４１ｂで封止する。
これにより、貫通部６１を通して出力配線１５０１とが配線シート１０の配線１６とが電気的に接続された図２５の模式的断面図に示す太陽電池モジュールまたは図２６の模式的断面図に示す太陽電池モジュールを作製することができる。
上記のように貫通部６１を通して出力配線１５０１と配線シート１０の配線１６との電気的な接続を行なった場合には、第１の封止工程の後に、貫通部６１を通して出力配線１５０１と配線シート１０の配線１６との電気的な接続をより確実に行なうことができる。
以下に、配線シート１０の配線１６と出力配線１５０１との電気的な接続方法の他の一例について説明する。
まず、上記と同様にして重ね合わせ工程および仮固定工程を行なった後に、配線シート１０の配線１６が設けられた面側が外側となるように配線シート１６の一部を折り返す。
次に、図２７の模式的断面図に示すように、配線シート１０の折り返された側を下敷き用シート１３０５側にして配線シート１０を下敷き用シート１３０５上に設置した後に、裏面電極型太陽電池セル３０上に第１の封止材４１ａおよび透光性支持体４０をこの順序で設置する。
そして、透光性支持体４０とプレート１３０１との間に圧力を加えながらプレート１３０１を加熱することによって、図２８の模式的断面図に示すように、その少なくとも一部が硬化した第１の封止材４１ａ中に裏面電極型太陽電池セル３０を封止して第１の封止工程を行なう。
なお、上記において、配線シート１０の一部を折り返す工程と、第１の封止工程との順序が逆になってもよい。
次に、図２９の模式的平面図に示すように、配線シート１０の折り返した部分から露出している配線１６の終端１４ｃ，１４ｄにそれぞれ出力配線１５０１を電気的に接続する。
その後は、上記と同様にして、出力配線１５０１を第２の封止材４１ｂおよび保護部材４２からそれぞれ引き出した後に、配線シート１０の裏面電極型太陽電池セル３０が封止された面とは反対側の面を配線シート１０と保護部材４２との間の第２の封止材４１ｂで封止する。
これにより、配線シート１０の配線１６と出力配線１５０１とが配線シート１０の折り返した部分で電気的に接続された図３０の模式的断面図に示す太陽電池モジュールまたは図３１の模式的断面図に示す太陽電池モジュールを作製することができる。
上記のように配線シート１０を折り返した部分で配線１６と出力配線１５０１との電気的な接続を行なった場合には、第１の封止工程の後に、出力配線１５０１と配線シート１０の配線１６との電気的な接続をより確実に行なうことができる。
なお、上記の図２５、図２６、図３０および図３１に示す太陽電池モジュールの製造においても、上記と同様の重ね合わせ工程および第１の封止工程を含む製造工程が用いられることから、裏面電極型太陽電池セルの割れなどに起因する太陽電池モジュールの性能の低下を抑止することができる。
今回開示された実施の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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
本発明は、太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールに好適に利用することができる。
１０ 配線シート、１１ 絶縁性基材、１２ ｎ型用配線、１３ ｐ型用配線、１４ａ 第１の接続用配線、１４ｂ 第２の接続用配線、１４ｃ，１４ｄ 終端、１６ 配線、１７ 絶縁性接着材、１８ 間隙、２０ 交互配列部、２２ 芯、３０ 裏面電極型太陽電池セル、３１ 半導体基板、３２ ｎ型不純物拡散領域、３３ ｐ型不純物拡散領域、３４ ｎ型用電極、３５ ｐ型用電極、３６ パッシベーション膜、３７ 反射防止膜、３８ 切り欠き部、４０ 透光性支持体、４１ 封止材、４１ａ 第１の封止材、４１ｂ 第２の封止材、４２ 保護部材、５０ 第１方向、５１ 第２方向、６１ 貫通部、７１ 導電性部材、８１ 仮固定用の接着材、１３０１ プレート、１３０２，１３０３ フッ素樹脂シート、１３０４ 中間樹脂、１３０５ 下敷き用シート、１５０１ 出力配線、２００１ 端子ボックス、２００２ 出力端子。
Claims (8)
- 絶縁性基材の一方の面側に配線が設けられた配線シートと裏面電極型太陽電池セルとを重ね合わせる工程と、
前記裏面電極型太陽電池セルを前記配線シートと透光性支持体との間の第１の封止材で封止する工程と、を含み、
前記第１の封止材で封止する工程において前記配線シートと前記裏面電極型太陽電池セルとの接続の少なくとも一部が行なわれる、太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記第１の封止材で封止する工程の前に、前記配線シートに前記裏面電極型太陽電池セルを仮固定する工程を含む、請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 太陽電池モジュールの電力を外部に出力するための出力配線を設置する工程と、
前記配線シートの前記裏面電極型太陽電池セルが封止された面とは反対側の面を前記配線シートと保護部材との間の第２の封止材で封止する工程と、を含む、請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記第２の封止材で封止する工程は、前記透光性支持体の面の一部を封止する工程を含む、請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 透光性支持体と、
保護部材と、
前記透光性支持体と前記保護部材との間の封止材と、
絶縁性基材の一方の面側に配線が設けられた配線シートと、
前記配線シートの前記配線に接続された裏面電極型太陽電池セルと、
太陽電池モジュールの電力を外部に出力するための出力配線と、を備え、
前記封止材は、前記透光性支持体と前記配線シートとの間の第１の封止材と、前記配線シートと前記保護部材との間の第２の封止材と、を含み、
前記出力配線の少なくとも一部が、前記第２の封止材によって前記配線シートと前記保護部材との間に封止されている、太陽電池モジュール。 - 前記第１の封止材は前記第２の封止材で覆われており、前記透光性支持体の一部に前記第２の封止材の一部が接している、請求項５に記載の太陽電池モジュール。
- 前記配線シートの一部に貫通部を備え、前記貫通部を通して前記配線シートの前記配線と前記出力配線とが接続されている、請求項５または６に記載の太陽電池モジュール。
- 前記配線が設けられた面側が外側となるように前記配線シートの一部が折り返されており、前記配線シートが折り返された部分で前記配線シートの前記配線と前記出力配線とが接続されている、請求項５または６に記載の太陽電池モジュール。
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