JP2011233798A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽電池モジュールの薄型化を図る。
【解決手段】基板15上に正負１対の電極31a、31bが形成されてなる太陽電池部30を備えた太陽電池サブモジュール10および端子ケース20を備えた太陽電池モジュール１において、端子ケース20を、電極31ａ、31bのそれぞれと接続される接続端子23a、23bと、外部接続ケーブルが接続されるコネクタ部24a、24bと、これらを覆う上蓋体21および下蓋体22からなる端子ケース本体26とから構成する。端子ケース20は、上蓋体21と下蓋体22との間に基板15を挟持し、かつ、基板15の一端から端子ケース20の端部を突出させ、コネクタ部24a、24bを基板15の一端15aの側面15cに対向させて、基板15固定する。
【選択図】図１
【解決手段】基板15上に正負１対の電極31a、31bが形成されてなる太陽電池部30を備えた太陽電池サブモジュール10および端子ケース20を備えた太陽電池モジュール１において、端子ケース20を、電極31ａ、31bのそれぞれと接続される接続端子23a、23bと、外部接続ケーブルが接続されるコネクタ部24a、24bと、これらを覆う上蓋体21および下蓋体22からなる端子ケース本体26とから構成する。端子ケース20は、上蓋体21と下蓋体22との間に基板15を挟持し、かつ、基板15の一端から端子ケース20の端部を突出させ、コネクタ部24a、24bを基板15の一端15aの側面15cに対向させて、基板15固定する。
【選択図】図１
Description
本発明は、薄膜型太陽電池モジュールに関し、特に、外部ケーブルが接続される端子部の配置形状に特徴を有する太陽電池モジュールに関するものである。
現在、太陽電池の研究が盛んに行われている。太陽電池モジュールは、一般に光吸収により電荷を生じる半導体からなる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て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、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（接電箱）を組付け、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、負極と端子ボックスの接続導体（接続端子）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（特許文献１等）。
また、特許文献２には、太陽電池モジュールの軽量化、低コスト化を目的として、端子ボックスに代えて、外部ケーブルを太陽電池モジュールの裏面補強板上の接続部で半田付けにより接続し、円筒状に成型された樹脂で固定したものを端子部として機能させる方法が提案されている。
太陽電池サブモジュール自体は数百μｍ厚程度と非常に薄いものであり、本来、太陽電池モジュールも薄型化が図れるはずである。しかしながら、特許文献１および２を含め従来の太陽電池モジュールにおいては、バックシート等の保護材の裏面に端子ボックスや端子部が設けられており、太陽電池モジュールとしての最大厚みは、ラミネートされたサブモジュールの厚みに端子ボックスあるいは端子部の厚みが加算されたものとなるため、太陽電池モジュールとしての厚みは厚くなっている。従来の一般的な端子ボックスの厚みは１ｃｍ〜２ｃｍ程度である。
また、太陽電池モジュールとしては、端子ボックスや端子部が出っ張っているために、設置時に邪魔になり、取り扱いにくく、設置コストが嵩むという問題点がある。さらには、取り扱い時あるいは輸送時に端子ボックス等がぶつかって破損する恐れもあり、太陽電池モジュールの信頼性を低下させる恐れもある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、従来の太陽電池モジュールよりも厚みが薄く、取り扱い性の良い、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することを目的とするものである。
本発明の太陽電池モジュールは、基板上に正負１対の電極が形成されてなる太陽電池部を備えた太陽電池サブモジュール、および
前記１対の電極のそれぞれと接続される１対の接続端子と、該１対の接続端子のそれぞれ接続された、外部接続ケーブルが接続される1対のコネクタ部と、前記１対の接続端子および前記１対のコネクタ部を内包する端子ケース本体とを有する端子ケースを備えてなる太陽電池モジュールであって、
前記１対のコネクタ部は、前記端子ケースの端部に配置されており、
前記端子ケース本体は、上蓋体と下蓋体とからなるものであり、前記上蓋体と前記下蓋体との間に前記基板を挟持し、かつ、該基板の一端から前記端部を突出させ、前記１対のコネクタ部を前記基板の一端の側面に対向させて、前記基板に固定されていることを特徴とするものである。
前記１対の電極のそれぞれと接続される１対の接続端子と、該１対の接続端子のそれぞれ接続された、外部接続ケーブルが接続される1対のコネクタ部と、前記１対の接続端子および前記１対のコネクタ部を内包する端子ケース本体とを有する端子ケースを備えてなる太陽電池モジュールであって、
前記１対のコネクタ部は、前記端子ケースの端部に配置されており、
前記端子ケース本体は、上蓋体と下蓋体とからなるものであり、前記上蓋体と前記下蓋体との間に前記基板を挟持し、かつ、該基板の一端から前記端部を突出させ、前記１対のコネクタ部を前記基板の一端の側面に対向させて、前記基板に固定されていることを特徴とするものである。
本明細書において電気的な接続を意味する「接続」は、特に注釈しない限りは直接的および間接的な接続を含むものとする。
前記端子ケースは、前記基板の一端に固定されていればその一端のどこに固定されていてもよく、例えば該一端の中央部に固定されていてもよいが、特には、前記基板の角部に配置されていることが望ましい。
前記１対の接続端子とそれぞれに接続された前記1対のコネクタ部が、それぞれ一体的に形成されてなるものであることが望ましい。
前記端子ケースは、前記上蓋体と前記下蓋体との間に、前記一体的に形成された接続端子とコネクタ部とを、前記１対のコネクタ部を連結して支持する支持体を備え、
該支持体は、前記基板の一端から突出配置され、前記上蓋体と前記下蓋体との間に挟持されて固定されるものであることが望ましい。
該支持体は、前記基板の一端から突出配置され、前記上蓋体と前記下蓋体との間に挟持されて固定されるものであることが望ましい。
前記太陽電池サブモジュールと、前記端子ケースと、該サブモジュールおよび該端子ケースの一面側に配置された接着充填層および保護層と、他面側に配置された接着充填層および保護層とがラミネートされていることが望ましい。
前記基板が、金属基板と、該金属基板の少なくとも一面に備えられた絶縁層とからなるものであり、前記太陽電池部が該一面に備えられた絶縁層の表面に設けられており、
前記１対の接続端子の一方は、前記金属基板を介して、すなわち基板内通電により前記１対の電極の一方に接続されており、
前記１対の接続端子の他方は、直接または導電性部材を介して前記１対の電極の他方に接続されているものとすることができる。
前記１対の接続端子の一方は、前記金属基板を介して、すなわち基板内通電により前記１対の電極の一方に接続されており、
前記１対の接続端子の他方は、直接または導電性部材を介して前記１対の電極の他方に接続されているものとすることができる。
このとき、前記一方の電極は、該一方の電極から該一方の電極の直下の前記絶縁層を貫通して前記金属基板に至るマイクロクラックおよび該マイクロクラック内に埋め込まれた半田材により前記金属基板と導通されていることが望ましい。
このマイクロクラックは、前記一方の電極の上から超音波半田処理がなされて形成されたものであり、半田材は超音波半田処理の際にマイクロクラック中に浸透して埋め込まれたものである。超音波処理は、前記一方の電極の表面からなされてもよいし、該電極の表面に他の層が形成されている場合には、該他の層の表面からなされてもよい。
このマイクロクラックは、前記一方の電極の上から超音波半田処理がなされて形成されたものであり、半田材は超音波半田処理の際にマイクロクラック中に浸透して埋め込まれたものである。超音波処理は、前記一方の電極の表面からなされてもよいし、該電極の表面に他の層が形成されている場合には、該他の層の表面からなされてもよい。
また、前記一方の接続端子は、前記太陽電池部が設けられていない前記絶縁層表面に半田材により固定され、該絶縁層表面から該絶縁層を貫通して前記金属基板に至るマイクロクラック中に埋め込まれた半田材を介して前記金属基板と導通されていることが望ましい。
このマイクロクラックは、該一方の接続端子が固定される、前記絶縁層表面から超音波半田処理がなされて形成されたものであり、半田材は超音波半田処理の際にマイクロクラック中に浸透して埋め込まれたものである。
このマイクロクラックは、該一方の接続端子が固定される、前記絶縁層表面から超音波半田処理がなされて形成されたものであり、半田材は超音波半田処理の際にマイクロクラック中に浸透して埋め込まれたものである。
ここで前記絶縁層表面とは、該絶縁層が前記金属基板の一面および他面に設けられている場合には、一面側の設けられた絶縁層の表面であってもよいし、他面側に設けられた絶縁層の表面であってもよい。
前記金属基板が、アルミニウム、ステンレス、鉄鋼材およびこれらのクラッド材のうちのいずれかにより構成され、
前記絶縁層が、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ているものであることが好ましい。
前記絶縁層が、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ているものであることが好ましい。
前記太陽電池部は、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種の化合物半導体からなる光電変換層を備えてなるものであることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールは、１対の接続端子と、その１対の接続端子のそれぞれ接続された、外部接続ケーブルが接続される1対のコネクタ部と、これらを内包する端子ケース本体とを有する端子ケースを備え、上蓋体と下蓋体とからなる端子ケースが、太陽電池サブモジュールの基板を挟持し、かつ、基板の一端から端部を突出させ、１対のコネクタ部を基板の一端の側面に対向させて、基板に固定されているので、太陽電池モジュールの最大厚みを、太陽電池サブモジュールの裏面に端子ボックス等が配置されていた従来の太陽電池モジュールと比較して格段に薄くすることができる。
従来の太陽電池モジュールと異なり、モジュール裏面に端子ボックス等による出っ張りがほとんどないため、輸送時や設置時における取り扱い性が非常に高く、作業性が向上する。したがって輸送コスト、設置コストを低減することできる。
また、取り扱い性がよいことから、従来問題であった端子ボックス等がぶつかって破損する恐れが少なく、太陽電池モジュールとしての信頼性を高めることができる。
また、特に、基板が、金属基板と、該金属基板の少なくとも一面に備えられた絶縁層とからなるものであり、太陽電池部が該一面に備えられた絶縁層の表面に設けられており、１対の接続端子の一方が、金属基板を介した基板内通電により１対の電極の一方に接続されているものである場合には、内部リード線長を非常に短いものとする、あるいは内部リード線を不要にする構成とすることも可能となり、より太陽電池モジュールとして構造を単純化することができると共に低コスト化が可能となる。
以下、本発明の太陽電池モジュールおよびその製造方法について図面を参照して説明する。なお、各図においては、視認しやすくするために各部の縮尺は適宜変更して示してある。
＜第１の実施形態の太陽電池モジュール＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュール１の模式的平面図である。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態の太陽電池モジュール１の模式的平面図である。
図１および図２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１は、基板１５上に正負１対の電極３１ａ、３１ｂが形成されてなる太陽電池部３０を備えた太陽電池サブモジュール１０、および外部接続ケーブルが接続される端子ケース２０を備えている。
さらに、太陽電池モジュール１は、太陽電池サブモジュール１０および端子ケース２０の一面側（図１において上面側）に配置された接着充填層６１、水蒸気バリア層（保護層）６２、接着充填層６３および表面保護層（保護層）６４と、この太陽電池サブモジュール１０および端子ケース２０の他面側（図１において下面側）に配置された接着充填層６５およびバックシート（保護層）６６とを備え、これらが、例えば、真空ラミネート法により、ラミネート加工されて積層体構造６０が形成されている。ラミネート加工は、例えば、真空ラミネーターにより１５０℃、２０分の条件で行う。なお、図２においては、視認容易のために接着充填層等は省いており、図中破線で積層体構造６０の周縁を示している。
本実施形態においては、太陽電池サブモジュール１０の一面側が、電力を得るための光を受ける面、すなわち太陽電池モジュールの表面である。
本実施形態においては、太陽電池サブモジュール１０の一面側が、電力を得るための光を受ける面、すなわち太陽電池モジュールの表面である。
太陽電池サブモジュール１０の一面側にサブモジュール１０と水蒸気バリア層６２との間、バリア層６２と表面保護層６４との間に配された接着充填層６１、６３、および、太陽電池サブモジュール１０の他面側にサブモジュール１０とバックシート６６との間に配された接着充填層６５は、いずれも表面保護層６４、水蒸気バリア層６２、太陽電池サブモジュール１０、バックシート６６を互いに接着させて、太陽電池サブモジュール１０を封止して保護するためのものである。
この接着充填層６１、６３、６５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。
この接着充填層６１、６３、６５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６２は、太陽電池サブモジュール１０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６２としては、例えば、ＰＥＴまたはＰＥＮ等の透明フィルム上にＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3等からなる無機層が形成されたもの、またはＰＥＴまたはＰＥＮ等の透明フィルム上にＳｉＯ２、ＳｉＮ等からなる無機層を形成し、さらにアクリル樹脂等を形成した、無機層が樹脂層に挟まれたサンドイッチ構造のものが用いられる。
なお、水蒸気バリア層６２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。
この水蒸気バリア層６２としては、例えば、ＰＥＴまたはＰＥＮ等の透明フィルム上にＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3等からなる無機層が形成されたもの、またはＰＥＴまたはＰＥＮ等の透明フィルム上にＳｉＯ２、ＳｉＮ等からなる無機層を形成し、さらにアクリル樹脂等を形成した、無機層が樹脂層に挟まれたサンドイッチ構造のものが用いられる。
なお、水蒸気バリア層６２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６４は、外部からの傷、汚れ等から太陽電池サブモジュール１０を守るとともに、汚れ等による太陽電池サブモジュール１０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６４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６４の厚さは、例えば、２０〜２００μｍである。
この表面保護層６４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６４の厚さは、例えば、２０〜２００μｍである。
バックシート６６は、太陽電池サブモジュール１０を裏側からの水分浸入を防ぐとともに、太陽電池サブモジュール１０の絶縁性を確保し、かつ太陽電池モジュールとしての機械的強度を確保するためのものである。
このバックシート６６には、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、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６６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。
このバックシート６６には、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、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６６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。
端子ケース２０は、太陽電池モジュール１で得られた電力を、太陽電池モジュール１の外部に取り出すための給電ケーブル等の図示しない外部ケーブルが接続されるものである。
端子ケース２０は、そのコネクタ部２４ａ、２４ｂ開口を有する一端が積層体構造６０の一端と一致するように、太陽電池サブモジュール１０の基板１５の端部に備えられている。特に、本実施形態においては、サブモジュール１０の角部に固定されている。
図３は端子ケース２０の分解斜視図を示すものであり、図４は図１の端子ケース２０取り付け部分の部分拡大図である。
図３および図４に示すように、端子ケース２０は、１対の接続端子２３ａ、２３ｂと、一方の接続端子２３ａと接続されているコネクタ部２４ａ、および他方の接続端子２３ｂと接続されているコネクタ部２４ｂからなる１対のコネクタ部２４ａ、２４ｂと、これら１対の接続端子２３ａ、２３ｂおよび１対のコネクタ部２４ａ、２４ｂを内包する端子ケース本体２６とを備えている。
端子ケース本体２６は、上蓋体２１と下蓋体２２とからなり、これらはベークライト等のプラスチック等の絶縁性の樹脂材料により形成することができる。
また、一方の接続端子２３ａとコネクタ部２４ａおよび他方の接続端子２３ｂとコネクタ部２４ｂとはそれぞれ端子部材２７ａ、２７ｂとして一体的に形成されている。
また、一方の接続端子２３ａとコネクタ部２４ａおよび他方の接続端子２３ｂとコネクタ部２４ｂとはそれぞれ端子部材２７ａ、２７ｂとして一体的に形成されている。
さらに、端子ケース２０は、この１対の端子部材２７ａ、２７ｂをコネクタ部２４ａ、２４ｂで連結して支持する端子部材支持体２５を備えている。端子部材支持体２５は、図３に示すように端子部材２７ａ、２７ｂのコネクタ部２４ａ、２４ｂを覆う形状を有し、図４に示すように基板１５の一端１５ａから突出した位置で上蓋体２１と下蓋体２２に挟持されるものである。この支持体２５を備えることにより、１対の端子部材２７ａ、２７ｂを一体的に取り扱うことでき、基板への端子ケース取り付け時の取り扱い性に優れたものとなる。
端子部材支持体２５は、例えば、端子ケース本体２６と同様に耐湿性、機械的強度に優れたベークライト等のプラスチック等の絶縁性の樹脂材料から形成することができる。
端子部材支持体２５は、例えば、端子ケース本体２６と同様に耐湿性、機械的強度に優れたベークライト等のプラスチック等の絶縁性の樹脂材料から形成することができる。
図３に示すように、上蓋体２１と下蓋体２２は、両者間に基板１４および１対の端子部材２７ａ、２７ｂおよびその支持体２５を挟持できるように構成されている。具体的には、下蓋体２２は、支持体２５を受容できるようにコネクタ部に応じた窪み２２ａ、２２ｂを一端部２２ｃに備え、基板の一端（長辺）１５ｂから突出して上下蓋体２２の一部と当接する凸状部分２２ｄと、基板の角部に沿った凹部２２ｅとをさらに備えている。上蓋体２１は下蓋体２２と対称にほぼ同様の形状に構成されている。
図４に示すように、端子ケース２０は、上蓋体２１と下蓋体２２との間に基板１５を挟持し、かつ、支持体２５が上蓋体２１および下蓋体２２間に挟持される端部を基板１５の一端１５ａから突出させ、１対のコネクタ部２４ａ、２４ｂを基板１５の一端１５ａの側面１５ｃに対向配置させた状態で基板１５に固定される。
なお、端子ケース２０の太陽電池サブモジュール１０の基板１５への取り付け時には、端子ケース２０の信頼性、耐環境性（特に、耐湿性）を担保するために、シリコーン樹脂で接着固定する。端子ケース２０内についてもシリコーン樹脂をポッティング剤として、上蓋体２１および下蓋体２２の内側にそれぞれ流し込んで硬化させておく。
接続端子２３ａ、２３ｂおよびコネクタ部２４ａ、２４ｂは、電極として機能しうる金属により構成されている。接続端子２３ａ、２３ｂは、例えば銅もしくはＳｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ等によりメッキ被覆した板状部材であるが、線状の部材であってもよい。
また、本実施形態においては、コネクタ部２４ａ、２４ｂの断面は扁平な形状（楕円形状）としており、その楕円の短軸が基板の厚み方向に沿うように配置されている。コネクタ部をこのような形状とすることにより、基板厚み方向には厚さを抑えつつ外部ケーブルとの接触面積を増やして抵抗を下げることができ、大電流対応にすることができる。
なお、端子ケースのコネクタ部の形状は、端子ケースのコネクタ部と外部ケーブルのコネクタ部とで雌雄コネクタの嵌合状態が構成されるものであればよい。
なお、端子ケースのコネクタ部の形状は、端子ケースのコネクタ部と外部ケーブルのコネクタ部とで雌雄コネクタの嵌合状態が構成されるものであればよい。
本実施形態において、端子ケース２０は最大厚みが１ｃｍ未満、好ましくは５ｍｍ以下である。本実施形態の構成では、端子ケース２０の最も厚みが大きくなるのはコネクタ開口部を備える端部であり、コネクタ開口部の端子ケース上下面間の距離が最大厚みとなる。なお、端子ケース２０は、従来の太陽電池モジュールに備えられている端子ボックスと同等の機能を有するものであるが、１ｃｍ〜２ｃｍ程度の厚みを有している従来の端子ボックスと比較して薄型である。
さらに、端子ケース２０のコネクタ部は基板の側面１５ｃに対向して配置され、サブモジュール１０の厚み方向に配置されないため、太陽電池モジュール１の最大厚みを、サブモジュールの裏面に端子ボックスが配置された構成の従来の太陽電池モジュールと比較して格段に薄くすることができる。出っ張りが少ないことから輸送時や設置時における取り扱い性が高い。
また、図１に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１は、端子ケース２０が、太陽電池サブモジュール１０と共に保護層間にラミネートされるため、輸送時や設置時における取り扱い性がさらに優れたものとなっている。
上記本実施形態においては、一方の接続端子２３ａとコネクタ部２４a、他方の接続端子２３ｂとコネクタ部２４ｂがそれぞれ一体的に端子部材２７ａ、２７ｂとして形成されてなるものとしたが、接続端子とコネクタ部とを別体として互いに一部が接触して電気的に接続されるように配置されていてもよい。
また、図示していないが、端子ケース２０の接続端子２３ａ、２３ｂ間には逆流防止ダイオードが備えられている。
接続端子２３ａ、２３ｂはそれぞれ太陽電池サブモジュール１０の太陽電池部３０の正負１対の電極３１ａ、３１ｂに接続されている。
以下に、図５Ａ〜図５Ｃを参照し、本実施形態の太陽電池サブモジュール１０の構成および接続端子２３ａ、２３ｂの太陽電池部３０の電極３１ａ、３１ｂへの接続について説明する。
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、それぞれ図２の５Ａ−５Ａ断面図、５Ｂ−５Ｂ断面図および５Ｃ−５Ｃ断面図を示すものである。
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、それぞれ図２の５Ａ−５Ａ断面図、５Ｂ−５Ｂ断面図および５Ｃ−５Ｃ断面図を示すものである。
図２、図５Ｃに示すように、本実施形態の太陽電池サブモジュール１０は、基板１５と、該基板１５に備えられた太陽電池部３０とを備えてなる。
基板１５は、金属基板１１とその一面および他面に備えられた絶縁層１２ａ、１２ｂとからなり、太陽電池部３０は、絶縁層１２ａ上に形成された複数の光電変換素子（太陽電池セル）３８が直列接続された集積型構造を有している。
太陽電池サブモジュール１０の表面には、太陽電池部３０の周囲を取り囲むように絶縁層１２ａの表面が露出される額縁状絶縁領域が設けられている。この領域は、太陽電池部３０の各層を基板の全面に順次積層した後に、周縁領域のみレーザーで除去することにより設けられる。
太陽電池部３０は、図５Ｃに示すように、基板１５の絶縁層１２ａ上に、裏面電極３２と化合物半導体からなる光電変換層３４とバッファ層３５と表面電極（透明電極）３６とが順次積層され、基板短辺方向に延びる短冊状に分離された複数の光電変換素子３８が、隣り合う光電変換素子３８間で裏面電極３２と透明電極３６が接続されて、直列接続されてなり、直列接続された光電変換素子の一端および他端に太陽電池部３０の電極３１ａおよび３１ｂが備えられている。各光電変換素子３８は、裏面電極３２、光電変換層３４、バッファ層３５および透明電極３６により構成されている。
各裏面電極３２は、隣り合う裏面電極３２と第１の分離溝３３により離間されて絶縁層１２ａ上に配置形成されている。光電変換層３４は第１の分離溝３３を埋めつつ裏面電極３２の上に形成されている。この光電変換層３４上にバッファ層３５が形成されている。各光電変換素子３８の光電変換層３４およびバッファ層３５は、裏面電極３２表面に達する第２の分離溝３７により、隣り合う光電変換素子の光電変換層３４およびバッファ層３５と離間されている。この第２の分離溝３７は、光電変換素子３８の並び方向において、裏面電極３２の第１の分離溝３３とは異なる位置に形成されている。
また、この溝３７を埋めつつバッファ層３５の表面に透明電極３６が形成されている。さらに、透明電極３６、バッファ層３５および光電変換層３４を貫き裏面電極３２表面に達する第３の分離溝３９が形成されている。それぞれの光電変換素子３８は、その裏面電極３２と隣接する光電変換素子３８の透明電極３６とが第２の分離溝３７に埋め込まれた透明電極材により接続されて隣接する光電変換素子３８と直列に接続された構成となっている。
本実施形態の光電変換素子３８は、例えば、裏面電極３２がモリブデン電極で構成され、光電変換層３４がＣＩＧＳ化合物半導体層で構成され、バッファ層３５がＣｄＳで構成され、透明電極３６がＺｎＯで構成されている。
この光電変換素子３８に、透明電極３６側から光が入射されると、この光が透明電極３６およびバッファ層３５を通過し、光電変換層３４で起電力が発生し、透明電極３６から裏面電極３２に向かう電流が発生する。このとき、図２中、複数の光電変換素子３８が直列接続されて構成される太陽電池部３０においては、左側の端の光電変換素子３８ａの裏面電極３２が負極（マイナス極）になり、右側の端の光電変換素子３８ｚの裏面電極３２が正極（プラス極）になる。
この光電変換素子３８に、透明電極３６側から光が入射されると、この光が透明電極３６およびバッファ層３５を通過し、光電変換層３４で起電力が発生し、透明電極３６から裏面電極３２に向かう電流が発生する。このとき、図２中、複数の光電変換素子３８が直列接続されて構成される太陽電池部３０においては、左側の端の光電変換素子３８ａの裏面電極３２が負極（マイナス極）になり、右側の端の光電変換素子３８ｚの裏面電極３２が正極（プラス極）になる。
なお、本実施形態の太陽電池部３０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。このとき、第１〜第３の分離溝３３、３７、３９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することができる。
以下に、太陽電池サブモジュール１０の詳細を説明する。
金属基板１１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）、タンタル（Ｔａ）および鉄（Ｆｅ）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１１としては、アルミニウムが最も好ましい。
チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）および鉄（Ｆｅ）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１１としては、アルミニウムが最も好ましい。
金属基板１１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１１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１１は、フレキシブル性（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をフレキシブルなものとすることができる。
なお、本実施形態の金属基板１１は、フレキシブル性（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をフレキシブルなものとすることができる。
絶縁層１２ａ、１２ｂ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、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、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、鉄窒素酸化膜などが挙げられる。
これらの絶縁層１２ａ、１２ｂ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１２ａ、１２ｂの厚さは１〜１００μｍが好ましく、さらには５〜５０μｍがより好ましい。
絶縁層は少なくとも基板の太陽電池部が形成される一面に備えられていればよい。
これらの絶縁層１２ａ、１２ｂ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１２ａ、１２ｂの厚さは１〜１００μｍが好ましく、さらには５〜５０μｍがより好ましい。
絶縁層は少なくとも基板の太陽電池部が形成される一面に備えられていればよい。
金属基板１１としては、陽極酸化により金属基板１１の表面に金属酸化膜を生成することが可能な材料を利用して、この金属酸化膜を絶縁層１２ａ、１２ｂとして用いることが特に好ましい。
例えば、金属基板１１として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その表面（一面および他面）に絶縁層１２ａ、１２ｂを形成することができる。この絶縁層１２ａ、１２ｂ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。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１２ａ、１２ｂを形成し、太陽電池用の基板１５とするのが好ましい。
陽極酸化によるアルミニウム酸化膜で構成される絶縁層１２ａ、１２ｂ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いればよいが、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１２ａ、１２ｂの好ましい厚さは５〜５０μｍであり、絶縁層の厚さは、陽極酸化処理の電解時間により制御することができる。
裏面電極３２は、例えば、Ｍｏ、Ｃｒ、またはＷ、およびこれらを組合せたものにより構成される。この裏面電極３２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３２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３２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。
裏面電極３２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３２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３６は、光入射側に配置される電極であり、光電変換層に光を入射させるために透光性を有する必要がある。
透明電極３６は、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ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せたものにより構成される。この透明電極３６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３６の厚さは、特に制限されるものではなく、０．１〜１μｍが好ましい。
透明電極３６は、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ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せたものにより構成される。この透明電極３６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３６の厚さは、特に制限されるものではなく、０．１〜１μｍが好ましい。
バッファ層３５は、透明電極３６の形成時に光電変換層３４を保護する、光電変換層３４との界面にｐｎ接合を形成する、バンド不連続の整合などの機能を有し、透明電極３６から入射した光を光電変換層３４まで透過させるために透光性を有する必要がある。
バッファ層３５は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、またはＺｎＳ（Ｏ，ＯＨ）およびこれらの組合せたものにより構成される。
バッファ層３５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３５は、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバスデポジション）法により形成することができる。
バッファ層３５は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、またはＺｎＳ（Ｏ，ＯＨ）およびこれらの組合せたものにより構成される。
バッファ層３５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３５は、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバスデポジション）法により形成することができる。
光電変換層３４は、透明電極３６およびバッファ層３５を通過して到達した光を吸収して電荷（起電力）を生じる層である。本実施形態において、光電変換層３４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。具体的には、所謂ＣＩＳ系などのＩｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素とからなる化合物半導体、あるいは、ＣＩＧＳ系などの少なくとも１種の化合物半導体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種の化合物半導体が好適である。
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３４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３４は、ＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）、および／またはこれに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３４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／または積極的なドープによって、光電変換層３４中に含有させることができる。光電変換層３４中において、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の構成元素および／また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３４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。
例えば、ＣＩＧＳ系においては、光電変換層３４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３４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３４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３４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３４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。
また、光電変換層３４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３４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。
ＣＩＧＳ層の成膜方法としては、如何なる方法を適用してもよい。ＣＩＧＳ層の成膜方法としては、多源同時蒸着法、セレン化法、スパッタ法、ハイブリッドスパッタ法、およびメカノケミカルプロセス法等が知られている。その他、スクリーン印刷法、近接昇華法、ＭＯＣＶＤ法、およびスプレー法などを用いてもよい。
以上、本実施形態の太陽電池モジュール１に備えられている太陽電池サブモジュール１０として、金属基板１１の表面の絶縁層１２ａ上にＣＩＧＳ系の太陽電池部３０を備えてなる構成について説明したが、本発明の太陽電池モジュールは、端子ケースの構成および配置に特徴を有するものであり、太陽電池サブモジュールの形態は問わない。
次に、端子ケース２０の接続端子２３ａ、２３ｂの太陽電池部３０電極３１ａ、３１ｂへの接続方法について説明する。
太陽電池部３０の正負一対の電極の一方３１ａ（本実施形態においては負極）は、直列接続されている複数の光電変換素子３８の一端の光電変換素子３８ａの透明電極３６と接続されて、光電変換素子５０ａの左側に張り出すように設けられている裏面電極３２により構成されており、他方３１ｂ（本実施形態においては正極）は、直列接続されている複数の光電変換素子３８の他端の光電変換素子３８ｚの裏面電極３２の延長部分（右端側への延長部分）により構成されている。太陽電池部３０の電極３１ａ、３１ｂは、それぞれ裏面電極３２上に設けられた光電変換素子、バッファ層および透明電極を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除去して裏面電極３２が露出された部分（図２中網掛け領域）により構成されている。
接続端子２３ａは、金属基板１１に接続され、金属基板１１を介して一方の電極３１ａと接続され、接続端子２３ｂは他方の電極３１ｂに直接接続される。
図５Ｂに示すように、接続端子２３ｂは、他方の電極３１ｂ上に重なるように配置されて通常の半田付けもしくは導電性ペースト４５により接続固定されている。ここで通常の半田付けとは、超音波半田処理ではなく、加熱のみの半田処理である。あるいは、電極３１ｂ上に導電性テープを貼り合わせて、接続端子２３ｂに半田付けしてもよい。
図５Ａに示すように、接続端子２３ａは、絶縁層１２ａの太陽電池部３０が形成されていない額縁状領域の一部上に配置される。接続端子２３ａの設置部において、予め絶縁層１２ａ上から超音波半田処理を行うことにより絶縁層１２ａにマイクロクラック４２を形成し、このマイクロクラック４２中に半田材４１を浸透させておく。このマイクロクラック４２が形成されている絶縁層１２ａ上の半田材４１により接続端子２３ａを固定することにより接続端子２３ａと金属基板１１との導通が確保される。絶縁層上に接続端子２３ａを固定するための半田処理は、絶縁層にマイクロクラックを生じさせる超音波半田処理により同時に行ってもよい。
超音波半田処理は半田ごての先端を３００〜５００℃程度の温度にすると共に、先端から２〜３W、数１０kＨzの超音波を生じさせることにより、半田処理を行う箇所の表面酸化物を除去しつつ半田処理を行うものである。絶縁層１２ａ表面から所定以上の超音波強度で超音波半田処理を行うと、絶縁層１２ａに金属基板１１に至る複数のマイクロクラック４２が生じ、絶縁層１２ａ上から半田材４１が浸透してマイクロクラック４２内が半田材４１で埋め込まれる。
より具体的には、例えば、半田材４１として黒田テクノ製鉛フリー半田セラソルザ２１７を用い、黒田テクノ製超音波半田付け装置サンボンダにより、超音波強度２Ｗ、半田ごて先端温度４５０℃に設定して超音波半田処理を行う。
より具体的には、例えば、半田材４１として黒田テクノ製鉛フリー半田セラソルザ２１７を用い、黒田テクノ製超音波半田付け装置サンボンダにより、超音波強度２Ｗ、半田ごて先端温度４５０℃に設定して超音波半田処理を行う。
さらに、図２および図５Ｃに示すように、太陽電池部３０の一方の電極３１ａは、この電極３１ａ表面からその直下の絶縁層１２ａを貫通して金属基板１１に至るマイクロクラック５２中に埋め込まれた半田材５１により金属基板１１に電気的に接続されている。
このように、一方の接続端子２３ａが金属基板１１に導通され、かつ、一方の電極３１ａが金属基板１１に導通されることにより、一方の接続端子２３ａは、金属基板１１を介して一方の電極３１ａに接続されている。
図５Ｃに示すマイクロクラック５２は、電極３１ａ表面から超音波半田処理を行うことにより形成されたものであり、半田材５１は、超音波半田処理に伴い、電極３１ａ表面から浸透してマイクロクラック５２中に埋め込まれたものである。超音波半田処理は、前述と同様に、半田ごての先端を３００〜５００℃程度の温度にすると共に、先端から２〜３W、数１０kＨzの超音波を生じさせて行えばよい。また、電極３１ａの表面には、超音波半田処理の跡（半田処理部）として半田材５１が残留している。このマイクロクラック５２に埋め込まれた半田材５１による電気接続部は、短冊状の電極３１ａに沿って、複数個所に周期的に設けられていることが好ましい（図２参照。）。例えば、２ｃｍ毎に設ける等である。短冊状の電極３１ａに沿って、連続的に設けられていてもよいが、周期的に複数個所に設ければ十分であり、連続的に設けるよりも処理工程時間が短くでき好ましい。
なお、電極３１ａと金属基板１１とを導通させる方法としては、超音波半田処理に限るものではなく、電極３１ａに隣接する箇所の絶縁層１２ａを一部除去して金属基板１１を露出させ、電極３１ａと金属基板１１とを半田材、導電性テープ等の導電性部材により接続する方法を採ってもよい。しかしながら、超音波半田処理によれば、絶縁層１２ａの除去等の工程を省くことができ、製造時間およびコストを抑制に繋がるため、好ましい。
なお、本実施形態において通電路となる金属基板１１の直列抵抗は、使用する金属材料により異なるが、基板１１の厚み１００μｍ、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。
本実施形態においては、太陽電池サブモジュール１０から電力を取り出す際に、金属基板１１を導体として利用して基板内通電を行い、一方の電極３１ａと接続端子２３ａとを接続させているので、従来のように一方の電極からリード線を太陽電池部３０の周縁を取り囲むように配線する必要がなくなり、配線構造を簡素化することができる。更に、内部リード線を不要にすることも可能となる。
このため、太陽電池モジュール１全体として、配線にかかる材料費を抑えることができる。
このため、太陽電池モジュール１全体として、配線にかかる材料費を抑えることができる。
また、電極３１ａと金属基板１１との導通、接続端子２３ａと金属基板１１との導通を、超音波半田処理という簡便な方法で行うことができるので、モジュール作製工程を簡素化することができ、モジュール作製工程費をさらに抑制することができる。
（設計変更例）
図６は、一方の接続端子２３ａの金属基板１１への接続状態が変更された例を示している。図５Ａと比較して、端子部材２７ａがケース内において上下逆向きに配置されており、接続端子２３ａは基板１５の裏面側の絶縁層１２ｂの表面（図６中において下面）側に配置されている。
図６は、一方の接続端子２３ａの金属基板１１への接続状態が変更された例を示している。図５Ａと比較して、端子部材２７ａがケース内において上下逆向きに配置されており、接続端子２３ａは基板１５の裏面側の絶縁層１２ｂの表面（図６中において下面）側に配置されている。
ここでは、基板１５の絶縁層１２ｂ側から超音波半田処理がなされ、絶縁層１２ｂの表面から超音波半田処理を行うことにより、絶縁層１２ｂ表面から金属基板１１に至るマイクロクラック４２’を形成し、このマイクロクラック４２’内に半田材４１’を浸透させてある。このマイクロクラック４２’が形成されている絶縁層１２ｂの表面の半田材４１’により接続端子２３ａを固定することにより接続端子２３ａと金属基板１１とが接続されている。
このように、接続端子２３ａは、基板１５の表面側および裏面側のいずれに配置されていてもよい。
＜第２の実施形態の太陽電池モジュール＞
図７および図８Ａ〜図８Ｃを参照して、本発明の第２の実施形態に係る太陽電池モジュール２について説明する。図７は、第２の実施形態の太陽電池モジュール２の模式的平面図であり、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃはそれぞれ、図７の８Ａ−８Ａ断面図、８Ｂ−８Ｂ断面図および８Ｃ−８Ｃ断面図である。
なお、第１の実施形態の太陽電池モジュール１の構成要素と同じものには同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図７および図８Ａ〜図８Ｃを参照して、本発明の第２の実施形態に係る太陽電池モジュール２について説明する。図７は、第２の実施形態の太陽電池モジュール２の模式的平面図であり、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃはそれぞれ、図７の８Ａ−８Ａ断面図、８Ｂ−８Ｂ断面図および８Ｃ−８Ｃ断面図である。
なお、第１の実施形態の太陽電池モジュール１の構成要素と同じものには同一符号を付して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２は、太陽電池サブモジュールの基板および接続端子の接続方法が第１の実施形態の太陽電池モジュール１と異なっている。
本実施形態において、基板１５’は、金属基板１１の一面側にのみ絶縁層１２ａを備えてなるものである。
図７および図８Ｂに示すように、他方の電極３１ｂ上には、導電性部材である導電性テープ４８がその長さ方向に沿って配置されており、この導電性テープ４８の一端が接続端子２３ｂの上に導電性ペースト４９により固定されている。導電性テープ４８としては、例えば、住友スリーエム社製のエンボス導電テープを用いることができ、電極３１ｂ上への固定は、例えば、２ｋｇ／ｃｍ2程度の圧力で圧着して行うことができる。
導電性テープを備えることにより、電極３１ｂの強度を補強することができると共に、接続端子２３ｂは電極３１ｂおよび導電性テープ４８で挟まれているため電極３１ｂとの高い導通性を得ることができる。
導電性テープを備えることにより、電極３１ｂの強度を補強することができると共に、接続端子２３ｂは電極３１ｂおよび導電性テープ４８で挟まれているため電極３１ｂとの高い導通性を得ることができる。
図８Ａに示すように、接続端子２３ａは、絶縁層１２ａの太陽電池部３０が形成されていない額縁状領域の一部上に配置される。接続端子２３ａの設置部には、設置部から側面１５ｃに沿って金属基板１１の裏面側に至るリード線４６が配置固定されている。リード線４６は半田材４４により金属基板１１に固定接続されている。接続端子２３ａは、このリード線４６に半田材もしくは導電性ペースト４７により固定され、接続端子２３ａはリード線４６を介して金属基板１１と導通されている。
なお、本実施形態のように裏面側に絶縁層を備えていない基板１５’を用いている場合には、図６のように接続端子２３ａを裏面側に配置することにより、金属基板１１に直接接触させることができ、リード線４６を用いない構成とすることもできる。
さらに、本実施形態においては、図７および図８Ｃに示すように、太陽電池部３０の一方の電極３１ａは露出されておらず、電極３１ａ上には光電変換層、バッファ層および透明電極が積層されて、光電変換素子３８ａが構成されている。
電極３１ａと金属基板１１との導通は、電極３１ａから絶縁層１２ａを貫通して金属基板１１に至るマイクロクラック５５中に埋め込まれた半田材５４により達成される点では第１の実施形態の場合と同様であるが、本実施形態では、超音波半田処理を光電変換素子３８ａの透明電極３６の上から行っている点が第１の実施形態の場合と異なる。
電極３１ａと金属基板１１との導通は、電極３１ａから絶縁層１２ａを貫通して金属基板１１に至るマイクロクラック５５中に埋め込まれた半田材５４により達成される点では第１の実施形態の場合と同様であるが、本実施形態では、超音波半田処理を光電変換素子３８ａの透明電極３６の上から行っている点が第１の実施形態の場合と異なる。
本実施形態では、光電変換素子３８ａの透明電極３６の上から超音波半田処理を行うことにより、この透明電極３６表面からバッファ層、光電変換層、電極３１ａおよび絶縁層１２ａを貫通して金属基板１１に至るマイクロクラック５５を形成すると共に、このマイクロクラック５５中に半田材５４を浸透させることにより、電極３１ａと金属基板１１との導通を達成している。超音波半田処理は、第１の実施形態の場合と同様に、半田ごての先端を３００〜５００℃程度の温度にすると共に、先端から２〜３W、数１０kＨzの超音波を生じさせて行えばよい。なお、マイクロクラック５５が貫通している光電変換素子３８ａは、光電変換の機能は有しない。
超音波半田処理を透明電極３６表面から行うことにより、電極３１ａを露出させるための、レーザースクライブもしくはメカニカルスクライブで電極３１ａ上の光電変換層、バッファ層、透明電極を除去するという工程を省くことができ、より製造工程を簡素化することができる。
＜他の実施形態の太陽電池モジュール＞
図９および図１０は、本発明の第３および第４の実施形態の太陽電池モジュールを模式的に示す平面図である。
図９および図１０は、本発明の第３および第４の実施形態の太陽電池モジュールを模式的に示す平面図である。
上記第１および第２の実施形態の太陽電池モジュール１、２おいては、端子ケース２０は太陽電池サブモジュール１０の角部（基板１５の角部）に接続端子２３ａ、２３ｂが光電変換素子３８の長さ方向と交わるように配置されて、外部コネクタが光電変換素子３８の長さ方向と垂直な方向から挿入されるよう構成されている。
一方、図９に示す第３の実施形態の太陽電池モジュール３のように、端子ケース２０は接続端子２３ａ、２３ｂが光電変換素子３８の長さ方向に沿うように配置されて、外部コネクタが光電変換素子３８の長さ方向に平行な方向から挿入されるように構成されていてもよい。この場合、コネクタ部２４ａ、２４ｂは基板の長辺１５ｂ一端から突出し、かつその側面１５ｄに対向するように配置される。
さらに、図１０に示す第４の実施形態の太陽電池モジュール４のように、端子ケース２０は、太陽電池サブモジュール１０の一端の中央部に固定されていてもよい。なお、本実施形態のように端子ケース２０を中央部に固定する場合には、金属基板１１通電により一方の電極３１ａと接続される接続端子２３ａは、他方の電極３１ｂと接触しないように、例えば、図６に示したように基板１５の裏面に沿って配置すればよい。この配置により内部リード線を全く不要にすることもできる。
端子ケース２０は、太陽電池サブモジュール１０の基板１５の長辺、短辺いずれの一端に配置されていてもよく、さらには、その一端の角部、中央部に限らずどこに配置されていてもよい。
なお、端子ケース２０の上蓋体２１および下蓋体２２の形状は、端子ケース２０が配置される位置に応じた形状に適宜変更すればよい。
なお、端子ケース２０の上蓋体２１および下蓋体２２の形状は、端子ケース２０が配置される位置に応じた形状に適宜変更すればよい。
いずれの実施形態においても、端子ケース２０は、最も厚みが厚くなるコネクタ部２４ａ、２４ｂが収容されている部分を基板１５の一端から突出させ、コネクタ部２４ａ、２４ｂを基板１５（１５’）の一端の側面に対向するように位置させた状態で、基板の一端に固定されているので、従来の太陽電池モジュールの裏面側に端子ボックスが配置された構成と比較して、太陽電池モジュールとしての最大厚みを格段に薄くすることができる。
また、太陽電池モジュールは裏面側に端子ボックスを備えることなく、端子ケースが配置されている一端部においても出っ張りが少ないため、太陽電池モジュールの取り扱い性が高く、作業性が向上するため、設置コストも低減することができる。
さらに、端子ケース２０は太陽電池サブモジュール１０と共に保護層間にラミネートされた薄型の一体型太陽電池モジュールとなっているため、搬送時、設置時において、端子ボックスの出っ張りが邪魔になる、端子ボックスがぶつかって破損するなどの問題がなく、取り扱い性がよく、モジュールとしての信頼性も高い。
なお、上記各実施形態においては、太陽電池サブモジュールの基板１０が、金属基板１１を備え、この金属基板１１を介して一方の電極３１ａと端子ケース２０の接続端子２３ａとを接続させる構成としているが、金属基板１１内通電を行うことなく、導電性テープ、導電性リボンなどのリード線を用いて電極と接続端子とを接続させるように構成してもよい。特に、基板１０が金属基板１１を備えない絶縁性の基板である場合には、リード線を用いた接続が必要となる。ただし、上記第１の実施形態のように、金属基板１１を備え、金属基板１１内通電を行うことによりリード線が不要な構成とすることができ、材料コストを含む製造コストを抑制することができ、また、取り扱い性がより向上するため好ましい。
また、上記各実施形態においては、太陽電池部が、ＣＩＧＳ系太陽電池により構成されるものとして説明したが、本発明において、太陽電池部は、シリコン系薄膜太陽電池、ＣｄＴｅ系薄膜太陽電池、III―Ｖ族系薄膜太陽電池、色素増感型薄膜太陽電池、有機系薄膜太陽電池等、いずれの太陽電池からなるものであってもよい。
１、２、３、４ 太陽電池モジュール
１０ 太陽電池サブモジュール
１１ 金属基板
１２ａ、１２ｂ 絶縁層
１５、１５’ 基板
２０ 端子ケース
２１ 上蓋体
２２ 下蓋体
２３ａ、２３ｂ 接続端子
２４ａ、２４ｂ コネクタ部
２５ 支持体
２６ 端子ケース本体
２７ａ、２７ｂ 端子部
３０ 太陽電池部
３１ａ、３１ｂ 太陽電池部の正負極
３２ 裏面電極
３４ 光電変換層
３５ バッファ層
３６ 表面電極（透明電極）
３８ 光電変換素子（太陽電池セル）
４１、４５、４７、４９、５１、５４ 半田材
４２、５２、５５ マイクロクラック
４６ リード線
４８ 導電性テープ
６０ 積層体構造
６１、６３、６５ 接着充填層
６２ 水蒸気バリア層
６４ 表面保護層
６６ バックシート
１０ 太陽電池サブモジュール
１１ 金属基板
１２ａ、１２ｂ 絶縁層
１５、１５’ 基板
２０ 端子ケース
２１ 上蓋体
２２ 下蓋体
２３ａ、２３ｂ 接続端子
２４ａ、２４ｂ コネクタ部
２５ 支持体
２６ 端子ケース本体
２７ａ、２７ｂ 端子部
３０ 太陽電池部
３１ａ、３１ｂ 太陽電池部の正負極
３２ 裏面電極
３４ 光電変換層
３５ バッファ層
３６ 表面電極（透明電極）
３８ 光電変換素子（太陽電池セル）
４１、４５、４７、４９、５１、５４ 半田材
４２、５２、５５ マイクロクラック
４６ リード線
４８ 導電性テープ
６０ 積層体構造
６１、６３、６５ 接着充填層
６２ 水蒸気バリア層
６４ 表面保護層
６６ バックシート
Claims (10)
- 基板上に正負１対の電極が形成されてなる太陽電池部を備えた太陽電池サブモジュール、および
前記１対の電極のそれぞれと接続される１対の接続端子と、該１対の接続端子のそれぞれ接続された、外部接続ケーブルが接続される1対のコネクタ部と、前記１対の接続端子および前記１対のコネクタ部を内包する端子ケース本体とを有する端子ケースを備えてなる太陽電池モジュールであって、
前記１対のコネクタ部は、前記端子ケースの端部に配置されており、
前記端子ケース本体は、上蓋体と下蓋体とからなるものであり、前記上蓋体と前記下蓋体との間に前記基板を挟持し、かつ、該基板の一端から前記端部を突出させ、前記１対のコネクタ部を前記基板の一端の側面に対向させて、前記基板に固定されていることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記端子ケースが、前記基板の角部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
- 前記１対の接続端子とそれぞれに接続された前記1対のコネクタ部が、それぞれ一体的に形成されてなるものであることを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
- 前記端子ケースが、前記上蓋体と前記下蓋体との間に、前記一体的に形成された接続端子とコネクタ部とを、前記１対のコネクタ部を連結して支持する支持体を備え、
該支持体は、前記基板の一端から突出配置され、前記上蓋体と前記下蓋体との間に挟持されて固定されるものであることを特徴とする請求項３記載の太陽電池モジュール。 - 前記太陽電池サブモジュールと、前記端子ケースと、該サブモジュールおよび該端子ケースの一面側に配置された接着充填層および保護層と、他面側に配置された接着充填層および保護層とがラミネートされていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の太陽電池モジュール。
- 前記基板が、金属基板と、該金属基板の少なくとも一面に備えられた絶縁層とからなるものであり、前記太陽電池部が該一面に備えられた絶縁層の表面に設けられており、
前記１対の接続端子の一方は、前記金属基板を介して前記１対の電極の一方に接続されており、
前記１対の接続端子の他方は、直接または導電性部材を介して前記１対の電極の他方に接続されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の太陽電池モジュール。 - 前記一方の電極は、該一方の電極から該一方の電極の直下の前記絶縁層を貫通して前記金属基板に至るマイクロクラック中に埋め込まれた半田材により前記金属基板と導通されていることを特徴とする請求項６記載の太陽電池モジュール。
- 前記一方の接続端子は、前記太陽電池部が設けられていない前記絶縁層の表面に半田材により固定され、該絶縁層の表面から該絶縁層を貫通して前記金属基板に至るマイクロクラック中に埋め込まれた半田材を介して前記金属基板と導通されていることを特徴とする請求項６または７記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属基板が、アルミニウム、ステンレス、鉄鋼材およびこれらのクラッド材のうちのいずれかにより構成され、
前記絶縁層が、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ていることを特徴とする請求項６から８いずれか１項記載の太陽電池モジュール。 - 前記太陽電池部が、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種の化合物半導体からなる光電変換層を備えてなるものであることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の太陽電池モジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2010104712A JP2011233798A (ja) | 2010-04-30 | 2010-04-30 | 太陽電池モジュール |
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