JP2012134342A - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下導電層、上導電層、及び、これら上下の導電層間の半導体層を含む一方向に長い太陽電池セル2−1,2−2,2−3を、複数枚並べて備え、隣り合う太陽電池セルの縁部同士を重ね合わせて電気的に接続させた太陽電池モジュールである。太陽電池セルそれぞれは、上導電層と下導電層とが短絡するのを防止する処理が両端部において施された端部処理領域A1と、その中央側にある光電変換を実質的に行う本発電領域A2とを有している。太陽電池セルの縁部の上に重なっている別の太陽電池セルの縁部は、下となっている太陽電池セルの本発電領域A1の範囲内で重なっている。
【選択図】 図2
Description
ロールに巻かれている帯状の金属材料を送り出し、この金属材料の上に太陽電池セルを構成するための各種製膜を行った後、所定長さに切断し、細長い太陽電池セルを得ている。この太陽電池セルは、図9(a)に示しているように、前記金属材料からなる金属基板(下導電層)92の上に、発電層91(例えば半導体層)及び透明導電膜(上導電層)90を備えている。
そして、この太陽電池セルを複数枚並べると共に、隣り合う太陽電池セルの縁部同士を重ね合わせ、半田等の接合金属により接合し、1枚の太陽電池モジュールとしている。このようにして製造された太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池セルが電気的に直列接続された状態となり、実用的な電圧を得ることができる。
また、図9(c)に示しているように、太陽電池セルの両端部をブラスト処理することで、処理領域B1を形成し、図9(b)の場合と同様の機能を持たせることもできる。
すなわち、図10(b)の断面図に示しているように、半田等の接合金属97を介して重ね合わせた太陽電池セル95,96の縁部95a,96aにおいて、下となる太陽電池セル96の処理領域B1の透明導電膜90aと、その上にある太陽電池セル95の金属基板92とが互いに接触することにより短絡することがある。この場合、上下の太陽電池セル95,96が直列接続とならない。また、図10(c)のように両端部をブラスト処理した形態であっても、透明導電膜90及び発電層91の膜厚は薄いため、上下の金属基板92,92間で互いに接触することにより短絡することがあり、この場合、上下の太陽電池セル95,96が直列接続とならない。
下となっている太陽電池セル(第1セルと呼ぶ)の縁部の上に重ねる別の太陽電池セル(第2セルと呼ぶ)の縁部は、第1セルの本発電領域の範囲内で重なるように、当該本発電領域の幅寸法以下の幅であることから、この第2セルを矩形とした場合、当該第2セルの全幅は、第1セルの本発電領域の幅よりも狭くなる。しかし、前記(2)に記載の構成によれば、第2セル及びその本発電領域は、その下となっている第1セルの縁部から離れるにしたがって一方向(太陽電池セルの長手方向)に拡大している形状であるため、第2セル及びその本発電領域の面積が縮小するのを防ぐことができる。したがって、この第2セルの上にさらに重ねる太陽電池セルの幅、および、その上にさらに重ねる太陽電池セルの幅が、次々と狭くなっていくのを防ぐことができ、太陽電池セルを次々と接続するにしたがって太陽電池モジュールの幅寸法が小さくなるのを防ぐことができる。
〔1.太陽電池モジュールの全体構成について〕
図1は本発明の太陽電池モジュールの実施の一形態を示す斜視図である。この太陽電池モジュール1(以下、モジュール1ともいう)は、一方向に細長い太陽電池セル2(以下、セル2ともいう)を複数枚並べて備えており、これら複数のセル2の両側に電極9が設けられている。セル2は、一方向に細長い短冊形状であり、この一方向(セル2の長手方向)と、セル2が並べられるセル2の配列方向(以下、他方向という)とは直交した方向である。なお、図1では、説明を容易とするためにセル2を3枚(セル2−1,2−2,2−3)のみとしているが、実際のモジュールでは、3枚よりも多いセルを備えている。
導電性基板11aはステンレス製であり、半導体層12はアモルファスシリコン又はCIGS等であり、上部電極13aは透明電極であって、例えば酸化インジウムスズである。なお、各部材についてはこの他のものであってもよい。
図2は、第1実施形態に係るモジュール1の平面図であり、図3は、図2のIII矢視の断面図である。なお、このモジュール1は第1セル2−1、第2セル2−2、第3セル2−3を備えており、これらのセルはすべて同じ形態を有している。また、第1セル2−1と第2セル2−2との接続形態と、第2セル2−2と第3セル2−3との接続形態は同じであり、図3では、第1セル2−1と第2セル2−2とを説明している。
また、端部処理領域A1を得るために、少なくとも上導電層13にスクライブ溝6を形成すればよいが、本実施形態では、上導電層13及び半導体層12を所定幅gについて除去したスクライブ溝6を形成している。
また、各セルの短辺側の縁部16の一方向長さLaは、当該セルの長辺側の縁部15における本発電領域A2の一方向長さLbよりも、短くなるように、各セル2の形状は設定されている。
このため、図2と図3において、下となる第1セル2−1の端部処理領域A1の上には、上となる第2セル2−2は重ならない。このため、下となる第1セル2−1の端部処理領域A1(上導電層の一部13b)と、上となる第2セル2−2の下導電層11とは短絡しない。そして、第2セル2−2と第3セル2−3において、下となる第2セル2−2の端部処理領域A1の上には、上となる第3セル2−3は重ならない。このため、下となる第2セル2−2の端部処理領域A1(上導電層の一部)と、上となる第3セル2−3の下導電層11とは短絡しない。
したがって、このモジュール1によれば、すべてのセルが電気的に直列接続された状態となり、実用的な電圧を得ることができる。
図4は第2実施形態に係るモジュール1の平面図である。図5は図4のV矢視の断面図である。この第2実施形態は、第1実施形態の変形例である。第1実施形態(図2)と比べると、第2実施形態に係るモジュール1では、セル2の形状が異なる。すなわち、第2実施形態のセルは、平面視において一方向に細長い台形ではなく、一方向に細長い矩形である。なお、その他については同じであり、ここではその説明を省略する。
この第2実施形態では、セルの一方向両側の辺(端面4)は他方向に平行となっており、スクライブ溝6は、この辺(端面4)と平行な直線に沿って形成されている。このため、本発電領域A2は平面視において矩形であり、端部処理領域A1も矩形となっている。
このため、図4と図5において、下となる第1セル2−1の端部処理領域A1の上には、上となる第2セル2−2は重ならない。このため、下となる第1セル2−1の端部処理領域A1(上導電層の一部13b)と、上となる第2セル2−2の下導電層11とは短絡しない。そして、下となる第2セル2−2の端部処理領域A1の上には、上となる第3セル2−3は重ならない。このため、下となる第2セル2−2の端部処理領域A1(上導電層の一部)と、上となる第3セル2−3の下導電層11とは短絡しない。
したがって、このモジュール1によれば、すべてのセル2が電気的に直列接続された状態となり、実用的な電圧を得ることができる。
図6は第3実施形態に係るモジュール1の平面図である。なお、図6のIII矢視の断面図は、図3と同様である。この第3実施形態は、第1実施形態の変形例である。第1実施形態(図2)と比べると、第3実施形態に係るモジュール1では、セル2の形状が異なる。すなわち、第3実施形態のセル2は、平面視において一方向に細長い台形ではなく、一方向に細長い凸形状である。なお、その他については同じであり、ここではその説明を省略する。また、複数枚のセル2−1,2−2,2−3はすべて同じ形態を有している。
なお、本実施形態では、セル2及び本発電領域A2を凸形状とするために、セルの一方向両側の辺(端面4)が平面視段付き形状となっており、また、スクライブ溝6は、この辺(端面4)と平行となるように段付き形状(折れ曲がり形状)として形成されている。
なお、第2の実施形態(図4)の場合、第1セル2−1の縁部15の上に重ねる第2セル2−2の縁部16は、第1セル2−1の本発電領域A2の範囲内でのみ重なるように、当該本発電領域A2の幅寸法以下の幅である。そして、第2セル2−2は矩形であることから、この第2セル2−2の幅は、第1セル2−1の本発電領域A1の幅よりも狭くなる。そして、この第2セル2−2の上に縁部16を重ねる第3セル2−3では、さらに、全幅及び本発電領域A1の幅が狭くなる。このため、複数枚のセルを他方向に並べて縁部同士を重ねるごとに、本発電領域A2の面積が縮小してしまう。
図7は、モジュール1の製造方法の説明図である。図7(a)に示しているように、ロール21に巻かれている帯状の金属材料22を送り出し、この金属材料22の上に太陽電池セルを構成するための各種製膜、及び、前記半田5の取り付け等を行い、これを所定長さに切断する。これにより、図7(b)に示しているように、細長いセル2を得る(以上、セル製造第1ステップ)。このセル2は、図1に示しているように、前記金属材料からなる導電性基板11a(下導電層11)の上に、半導体層12及び上部電極13a(上導電層13)が設けられている。なお、前記半田5の取り付けは、後に説明するセル2,2の縁部同士を重ね合わせる工程で行ってもよい。
すなわち、このセル製造第2ステップでは、図7(c)に示しているように、セル2の両端部それぞれに(図7(c)では一方の端部を示している)、上導電層13及び半導体層12を、セル2の両端辺に平行な方向に沿って機械的に除去し、所定幅gのスクライブ溝6を形成する。そして、このスクライブ溝6を含む端部領域を、端部処理領域A1とし、この端部処理領域A1を除く中央の領域を、本発電領域A2とする。本発電領域A2は、光電変換が実質的に行われる領域となり、後の接合ステップにおいて、他のセル2と重ね合わされることで電気的に直列接続とさせる領域である。
その後、図1に示しているカバー部材10を、複数枚のセルの上下から覆い(仕上げステップ)、1枚のモジュール1とする。
Claims (3)
- 下導電層、上導電層、及び、これら上下の導電層間の発電層を含む一方向に長い太陽電池セルを、当該太陽電池セルの長手方向に直交する方向に複数枚並べて備え、隣り合う前記太陽電池セルの縁部同士を重ね合わせて電気的に接続させた太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池セルそれぞれは、前記上導電層と前記下導電層とが短絡するのを防止する処理が両端部において施された端部処理領域と、その中央側にある光電変換を実質的に行う本発電領域と、を有し、
前記太陽電池セルの縁部の上に重なっている別の前記太陽電池セルの縁部は、下となっている前記太陽電池セルの前記本発電領域の範囲内で重なっていることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 上となっている前記別の太陽電池セル及びその前記本発電領域は、その下となっている前記太陽電池セルの前記縁部から離れるにしたがって前記一方向に拡大している形状である請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 下導電層、上導電層、及び、これら上下の導電層間の発電層を含む一方向に長い太陽電池セルを、当該太陽電池セルの長手方向に直交する方向に複数枚並べ、隣り合う前記太陽電池セルの縁部同士を次々と重ね合わせて電気的に接続させ太陽電池モジュールを製造する製造方法であって、
前記太陽電池セルそれぞれに対して、前記上導電層と前記下導電層とが短絡するのを防止する処理を両端部に施し、当該両端部を除いた中央の領域に、光電変換が実質的に行われる本発電領域を形成するセル製造ステップと、
太陽電池セルの縁部の上に、別の太陽電池セルの縁部を重ね合わせることで、下となる前記太陽電池セルの前記上導電層の上に、別の前記太陽電池セルの前記下導電層が重なり、縁部同士を電気的に接続する接合ステップと、を含み、
前記接合ステップは、複数枚の太陽電池セルについて繰り返し行われ、各接合ステップでは、下となる前記太陽電池セルの前記本発電領域の範囲内に、別の前記太陽電池セルの縁部を重ねることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
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