JP2012160519A

JP2012160519A - 太陽電池装置およびその製造方法、ならびに、当該太陽電池装置を備えた電子機器

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Publication number: JP2012160519A
Application number: JP2011017941A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Iwasaki; 良英岩崎
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-23

Abstract

【課題】電極膜特性の変化、発電効率の低下、および、電力取り出し効率の低下を招かない外部電極端子を備え、なおかつ、太陽電池装置の発電領域外の縮小化が可能であり、複雑な製造工程および高価な製造装置を必要としない太陽電池装置およびその製造方法、ならびに、当該太陽電池装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明に係る太陽電池装置１２０は、基材８１と、基材８１上に短冊状に形成された複数の表面電極２２と、各表面電極２２上に形成された光電変換層１１と、光電変換層１１を介して表面電極２２と対に短冊状に形成された複数の裏面電極２１と、第１外部電極端子３１と、第２外部電極側端子３２とからなる。ここで、太陽電池装置１２０においては、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２がそれぞれ裏面電極２１に導電性樹脂３５を介して接合されていることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池装置およびその製造方法、ならびに、当該太陽電池装置を備えた電子機器に関するものであり、より具体的には、光起電力を発生させる層を基材上に形成してなる太陽電池セルを具備する太陽電池装置およびその製造方法、ならびに、当該太陽電池装置を備えた電子機器に関するものである。

太陽電池は、クリーンなエネルギー源としての重要性が認められ、その需要が高まりつつある。太陽電池の利用分野は、大型機器類のパワーエネルギー源から、精密な電子機器類の小型電源まで多岐に渡っており、太陽電池を備えた様々な太陽電池装置は広く普及しつつある。

従来の太陽電池装置を図８および図９に示す。図８は、従来の太陽電池装置１００の概略断面を示す図である。また、図９は、太陽電池装置１００の概略を示す斜視図である。これらの図に示す太陽電池装置１００は、微結晶型もしくはアモルファス型からなる薄膜型またはハイブリッド型または多接合型等に代表される薄型の太陽電池装置である。太陽電池装置１００は、基材８１と、基材８１上に形成されている表面電極２２と、表面電極２２上に形成されている光電変換層１１と、光電変換層１１を介して表面電極２２と対に形成されている裏面電極２１と、第１外部電極端子３１と、第２外部電極側端子３２とからなる。

一般的に、基材８１にはガラスまたは透明樹脂フィルム等が用いられている。また、光電変換層１１には、シリコンまたは複数の金属元素等が用いられている。一方、表面電極２２には金属からなる透明電極が一般的に用いられており、裏面電極２１には銀またはアルミニウムまたは銀とアルミニウムとからなる薄膜電極が一般的に用いられている。また、太陽電池装置によっては、金属からなる反射層（図示せず）を備えているものもある。第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２には、ニッケルまたは錫または銀または銅から一般的に用いられている。

従来の他の形態の太陽電池装置を図１０に示す。図１０は、従来の太陽電池装置１１０の概略断面を示す図である。本図に示す太陽電池装置１１０も、微結晶型もしくはアモルファス型からなる薄膜型またはハイブリッド型または多接合型等に代表される薄型の太陽電池装置であるが、図８および図９に示した太陽電池装置１００とは、第２外部電極端子３２直下の裏面電極２１を他の裏面電極２１と同等な形状としている点が異なっている。太陽電池装置１００では、第２外部電極端子３２直下の裏面電極２１には、専用の構造を持つ裏面電極２１を用いているのに対して、太陽電池装置１１０では、他の裏面電極２１と同等な形状とすることによって太陽電池装置１１０の製造を簡略化し、電気的に等価な第２外部電極端子３２を安価に得ることができている。

特開２０００−２３３２７８号公報（２０００年８月１１日公開）

従来は、裏面電極２１から電力を取り出す場合、または、電極間を接続する場合には、銅条等の周囲にハンダめっきを施した「インターコネクタ（インコネ）」、「バスバー」と呼ばれる配線を、パルスヒートあるいは超音波ハンダゴテを用いて接合する方法があった。しかし、裏面電極２１として用いられる銀あるいはアルミニウムの薄膜電極にハンダ付けを行った場合、ハンダ付けの熱またはハンダの拡散により、電極膜特性の変化による発電効率の低下、および、電極間のショートの発生等の問題を伴った。これを防ぐため、特許文献１には、図８〜１０に示したような太陽電池装置が開示されており、発電領域外の裏面電極２１上に真空蒸着法、真空スパッタ法、または、焼成法等により形成された第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２に対してハンダ付けを行うことによって、電気的接続による発電効率の低下を防ぐ方法が開示されている。これは、発電領域外に形成されている第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれに対してハンダ接合をしたとしても、発電領域の光電変換層１１にはその熱が及ばないためである。

しかし、近年ますます携帯型情報機器端末の小型化が進んでおり、このような携帯型情報機器端末に太陽電池装置を搭載する場合、上記の方法では発電に不要な発電領域外の部分の外形寸法を大きくする結果となってしまう。そこで、複雑な製造工程、および、高価な製造装置とを必要とせず、なおかつ、電極膜特性の変化、発電効率の低下、および、電力取り出し効率の低下を招かない電気的接続方法が必要とされている。

また、裏面電極２１上に形成された第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２に対して、インターコネクタあるいはバスバー等の配線をパルスヒートまたは超音波ハンダゴテを用いて接合する従来の接合方法では、その接合強度は非常に弱い。例えば、真空蒸着法または真空スパッタ法により形成された第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２に対し、２ｍｍ×２０ｍｍの面積で配線をハンダ接合した場合、剪断強度は３ｋｇｆ以上の接合力を示したが、９０度ピール強度は１０ｇｆ未満であった。したがって、従来の太陽電池装置は慎重な取り扱いが必要であり、実用上問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極膜特性の変化、発電効率の低下、および、電力取り出し効率の低下を招かない外部電極端子を備え、なおかつ、太陽電池装置の発電領域外の縮小化が可能であり、複雑な製造工程および高価な製造装置を必要としない太陽電池装置およびその製造方法、ならびに、当該太陽電池装置を備えた電子機器を提供することにある。

本発明に係る太陽電池装置は、上記課題を解決するために、基材と、前記基材上に配置されている少なくとも１対の表面電極と、前記表面電極各々に対向する裏面電極と、前記表面電極および前記裏面電極に挟持される光電変換層と、いずれかの前記裏面電極に導電性樹脂を介して接合されている第１外部電極端子と、前記第１外部電極端子が接合されている前記裏面電極とは異なる前記裏面電極に、他の導電性樹脂を介して接合されている第２外部電極端子とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、第１外部電極端子および第２外部電極端子は、それぞれ裏面電極と導電性樹脂を介して接合されているので、それぞれの端子に対するハンダ付けの際の熱は光電変換層には伝わらない。したがって、第１外部電極端子および第２外部電極端子をそれぞれ太陽電池装置の発電領域に形成したとしても、ハンダ付けの際の熱は光電変換層に伝わらないため、発電効率の低下を防ぐことができる。結果、発電に不要な発電領域外の部分の縮小化が可能となり、太陽電池装置の小型化が図れる。

また、第１外部電極端子および第２外部電極端子を備えているため、使用者自身が直接ハンダ付け等を行うことができ、更には接触による電気的接続を得ることも可能である。このことから、太陽電池装置の電極膜特性、発電効率、および、電力取り出し効率等の特性低下を招くことなく、薄型および小型の特徴を活かした配線引き回し、ならびに、周辺部設計に自由度の高い薄型および小型の太陽電池装置を提供することができるという効果が得られる。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ金属板からなることを特徴としている。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ鉄およびニッケル合金を主成分とすることを特徴としている。

鉄およびニッケル合金は、従来から電子部品の電極端子材料として使用実績があり、信頼性が確立されている点から、第１外部電極端子および第２外部電極端子の主成分を鉄およびニッケル合金にすることは好ましい。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ銅を主成分とすることを特徴としている。

銅は、従来から電子部品の電極端子材料として使用実績があり、なおかつ、他の金属と比較して電気特性に優れており、比較的に安価で入手できる点から、第１外部電極端子および第２外部電極端子の主成分を銅とすることは好ましい。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ前記裏面電極と接する面以外の面に、メッキが施されていることを特徴としている。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記メッキは、金メッキであることを特徴としている。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記メッキは、パラジウムメッキであることを特徴としている。

上記の構成によれば、ハンダ付けによる電気的接合、あるいは、接触による電気的接合等、第１外部電極端子および第２外部電極端子の周辺機器との接続が可能となる。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記裏面電極側の面に、絶縁加工がなされていることを特徴としている。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記絶縁加工は、前記裏面電極側の面に熱可塑性樹脂を熱圧着することによってなされていることを特徴としている。

上記の構成によれば、裏面電極側の表面に熱可塑性樹脂を熱圧着することによって、太陽電池装置の裏面を封止すると共に、絶縁加工することができる。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記絶縁加工は、前記裏面電極側の面に、防湿性を持つ樹脂膜で熱可塑性樹脂を挟持し、なおかつ、前記樹脂膜を熱圧着することによってなされていることを特徴としている。

上記の構成によれば、裏面電極側の表面に樹脂膜を熱圧着することによって、太陽電池装置の裏面を封止すると共に、絶縁加工することができる。また、裏面電極側に、接着力の弱い樹脂膜を予め貼り付けておくことによって、その後適当な寸法および形状に熱可塑性樹脂および樹脂膜を開口することができる。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記熱可塑性樹脂において、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子に対向する箇所が開口していることを特徴としている。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記熱可塑性樹脂および前記樹脂膜において、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子と対向する箇所が開口していることを特徴としている。

上記の構成によれば、熱可塑性樹脂、あるいは、熱可塑性樹脂および樹脂膜に形成した開口部を介して、電力取り出しのための電力線を接合することができる。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ周辺機器からの配線とハンダ付けによって電気的に接続されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、第１外部電極端子および第２外部電極端子それぞれに対してハンダ付けを行うことによって、周辺機器の配線と接合することができる。このように、第１外部電極端子および第２外部電極端子に対してハンダ接合をしているため、裏面電極上に直接ハンダ付け等を行う必要がなく、ハンダ付けの際の熱は直接光電変換層には伝わらない。

また、本発明に係る太陽電池装置は、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ周辺機器からの配線と接触によって電気的に接続されており、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ前記配線と分離可能であることを特徴としている。

上記の構成によれば、第１外部電極端子および第２外部電極端子をそれぞれ接触端子として、周辺機器の配線に対して接触することによって、両端子と配線とを接合することができる。また、接触による電気的接合であるため、太陽電池装置を必要に応じて、簡単に周辺機器から分離することも可能である。

また、本発明に係る太陽電池装置は、複数対の前記表面電極を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、太陽電池装置に複数対の表面電極を搭載することもできる。

本発明に係る太陽電池装置の製造方法は、上記課題を解決するために、基材上に少なくとも１対の表面電極を形成する工程と、前記表面電極各々の上に光電変換層を形成する工程と、前記表面電極と共に前記光電変換層を挟持する裏面電極を形成する工程と、いずれかの前記裏面電極に導電性樹脂を介して第１外部電極端子を接合させる工程と、前記第１外部電極端子が接合されている前記裏面電極とは異なる前記裏面電極に、他の導電性樹脂を介して第２外部電極端子を接合させる工程とを備えていることを特徴としている。

上記の方法によれば、太陽電池装置の発電領域外の縮小化が可能であり、複雑な製造工程および高価な製造装置を必要とせず、なおかつ、電極膜特性の変化、発電効率の低下、および、電力取り出し効率の低下を防ぐことができる。

また、本発明に係る太陽電池装置の製造方法は、前記裏面電極側の面に熱可塑性樹脂を熱圧着することによって絶縁加工をする工程と、前記熱可塑性樹脂を熱圧着した後、前記熱可塑性樹脂を切り取ることによって、前記熱可塑性樹脂において、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子に対向する箇所を開口する工程とを更に備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る太陽電池装置の製造方法は、前記裏面電極側の面に、防湿性を持つ樹脂膜で熱可塑性樹脂を挟持し、なおかつ、前記樹脂膜を熱圧着することによって絶縁加工をする工程と、前記樹脂膜を熱圧着した後、前記熱可塑性樹脂および前記樹脂膜を切り取ることによって、前記熱可塑性樹脂および前記樹脂膜において、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子に対向する箇所を開口する工程とを更に備えていることを特徴としている。

上記の方法によれば、裏面電極側の表面を絶縁加工することができると共に、形成した開口部を介して、電力取り出しのための電力線や周辺機器との接続配線を接合することができる。

また、本発明に係る太陽電池装置の製造方法は、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子を、それぞれ周辺機器からの配線とハンダ付けによって電気的に接続する工程を更に備えていることを特徴としている。

上記の方法によれば、第１外部電極端子および第２外部電極端子それぞれに対してハンダ付けを行うことによって、周辺機器の配線と接合することができる。

また、本発明に係る太陽電池装置の製造方法は、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子を、それぞれ周辺機器からの配線と接触によって電気的に接続すると共に、前記配線と分離可能にする工程を更に備えていることを特徴としている。

上記の方法によれば、第１外部電極端子および第２外部電極端子をそれぞれ接触端子として、周辺機器の配線に対して接触することによって、両端子と配線とを接合することができる。また、接触による電気的接合であるため、太陽電池装置を必要に応じて、簡単に周辺機器から分離することも可能である。

本発明に係る電子機器は、上述したいずれかの太陽電池装置を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、小型および薄型の太陽電池装置を搭載した電子機器を提供することができる。

本発明に係る太陽電池装置においては、第１外部電極端子および第２外部電極端子は、それぞれ裏面電極と導電性樹脂を介して接合されているので、太陽電池装置の発電領域外の縮小化が可能であり、複雑な製造工程および高価な製造装置を必要とせず、なおかつ、電極膜特性の変化、発電効率の低下、および、電力取り出し効率の低下を防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池装置の概略断面を示す図である。本発明の一実施形態に係る太陽電池装置の概略を示す斜視図である。本発明の他の実施形態に係る太陽電池装置の概略断面を示す図である。本発明の他の実施形態に係る太陽電池装置の概略を示す斜視図である。本発明の更に他の実施形態に係る太陽電池装置の概略を示す斜視図である。本発明の更に他の実施形態に係る太陽電池装置の概略を示す斜視図である。本発明の更に他の実施形態に係る太陽電池装置の概略を示す斜視図である。従来の太陽電池装置の概略断面を示す図である。従来の太陽電池装置の概略を示す斜視図である。従来の太陽電池装置の概略断面を示す図である。

本発明に係る太陽電池装置の実施の形態について、図面を用いて説明すると以下のとおりである。

〔第１の実施形態〕
（太陽電池装置の構成）
本実施形態に係る太陽電池装置の概略構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る太陽電池装置１２０の概略断面を示す図である。

図１に示す太陽電池装置１２０は、微結晶型もしくはアモルファス型からなる薄膜型またはハイブリッド型または多接合型等に代表される薄型の太陽電池装置である。太陽電池装置１２０は、基材８１と、基材８１上に形成された複数の表面電極２２と、各表面電極２２上に形成された光電変換層１１と、光電変換層１１を介して表面電極２２と対に形成された複数の裏面電極２１と、第１外部電極端子３１と、第２外部電極側端子３２とからなる。ここで、本実施形態に係る太陽電池装置１２０においては、第１外部電極端子３１はいずれかの裏面電極２１に導電性樹脂３５を介して接合されており、なおかつ、第２外部電極端子３２は第１外部電極端子が接合されている裏面電極２１とは異なる裏面電極２１に、他の導電性樹脂３５を介して接合されていることを特徴としている。

これによれば、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２に対してハンダ接合を行うことによって、裏面電極２１から電力を取り出すための配線、あるいは、電極間を接続するための配線等を接合することができる。そのため、裏面電極２１上に直接ハンダ付け等を行う必要がなく、ハンダ付けの際の熱は直接光電変換層１１には伝わらない。特に、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２は、それぞれ裏面電極２１に導電性樹脂３５を介して接合されているので、それぞれの端子に対するハンダ付けの際の熱は光電変換層１１には伝わらない。したがって、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２をそれぞれ太陽電池装置１２０の発電領域に形成したとしても、ハンダ付けの際の熱は光電変換層１１に伝わらないため、発電効率の低下を防ぐことができる。結果、発電に不要な発電領域外の部分の縮小化が可能となり、太陽電池装置１２０の小型化が図れる。

また、従来では、裏面電極２１上に形成された第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２に対してインターコネクタまたはバスバー等の配線を、パルスヒートまたは超音波ハンダゴテを用いて接合する方法があったが、その接合強度は非常に弱い。例えば、真空蒸着法または真空スパッタ法により形成された第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２に対し、２ｍｍ×２０ｍｍの面積で配線をハンダ接合した場合、剪断強度は３ｋｇｆ以上の接合力を示したが、９０度ピール強度は１０ｇｆ未満であった。これに対し、本実施形態に係る太陽電池装置１２０においては、６．０ｍｍ×６．０ｍｍの第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれに対してハンダ接合したリード線の剪断強度は１．９ｋｇｆであり、９０度ピール強度は１．２ｋｇｆであり、実用上十分な強度を得ることができる。

また、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２を備えているため、使用者自身が直接ハンダ付け等を行うことができ、更には接触による電気的接続を得ることも可能である。このことから、太陽電池装置１２０の電極膜特性、発電効率、および、電力取り出し効率等の特性低下を招くことなく、薄型および小型の特徴を活かした配線引き回し、ならびに、周辺部設計に自由度の高い薄型および小型の太陽電池装置１２０を提供することができるという効果が得られる。

一般的に、基材８１には透光性、耐熱性、および、機械的強度が必要とされ、ガラスまたは透明樹脂フィルム等が用いられる。また、光電変換層１１は、１層または複数層からなり、当該光電変換層１１には、シリコンまたは複数の金属元素等が用いられる。一方、表面電極２２には、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、または、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明電極が一般的に用いられる。また、裏面電極２１には、低抵抗であり、かつ、光の有効活用を図れるような高反射率を有する銀またはアルミニウムまたは銀とアルミニウムとからなる薄膜電極が一般的に用いられている。第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２には、ニッケルまたは錫または銀または銅等の金属板が一般的に用いられる。例えば、鉄およびニッケル合金は、従来から電子部品の電極端子材料として使用実績があり、信頼性が確立されている点から、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２の主成分を鉄およびニッケル合金にすることは好ましい。また、銅は、従来から電子部品の電極端子材料として使用実績があり、なおかつ、他の金属と比較して電気特性に優れており、比較的に安価で入手できる点から、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２の主成分を銅とすることも好ましい。導電性樹脂３５は、例えば、有機溶剤にエポキシ樹脂またはフェノール樹脂等の樹脂成分を単独または複数種の樹脂成分を混合して溶解させ、樹脂溶剤に導電性の粉末を分散させたものである。導電性の粉末には、電気抵抗を著しく増加させない銀、金、または、パラジウム等が用いることが好ましいが、これに限定されるものではない。

（太陽電池装置１２０の製造方法）
以下には、太陽電池装置１２０の製造方法について一具体例を挙げて、図２を参照して説明する。図２は、太陽電池装置１２０の概略を示す斜視図である。

まず、短冊状の複数の裏面電極２１を基材８１上に配置する。そして、電気的に両末端の裏面電極２１上（図中では両端の裏面電極２１上）に、導電性樹脂３５を吐出する。吐出した導電性樹脂３５上に、４２アロイからなる第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２を配置する。導電性樹脂３５としては、例えば、住友ベークライト社製の銀ペーストＣＲＭ−１０７６ＤＨ、あるいは、大研化学製のＣＡ−６１７８等が好適に用いられるが、他の導電性樹脂であってもよい。

続いて、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２を配置した基材８１を１５０℃の高温オーブンにて３０分間熱硬化させる。大研化学製のＣＡ−６１７８を用いた場合は、１３０℃で３０分の熱硬化させることが好ましいが、前記以外の条件であってもよい。

第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２を十分に冷却した後、コテ先を３００℃に加熱したハンダゴテを用いて、それぞれの端子にハンダを溶融させる。そして、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２上にハンダ３６を付着させることによって、図２に示す太陽電池装置１２０を得た。ハンダ３６は、例えば、錫または銀等からなるものであるが、これに限定されるものではない。例えば、ハンダ３６として、千住金属工業製のフラックス入り無鉛糸ハンダＭ７０５＋ＥＳＣ、あるいは、日本スペリア社製の無鉛糸ハンダＳＮ９７Ｃ等が好適に用いられるが、他の無鉛ハンダまたは有鉛ハンダであってもよく、ハンダ形状は糸ハンダに限られるものではない。

〔第２の実施形態〕
第２の実施形態に係る太陽電池装置について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る太陽電池装置１２１の概略断面を示す図である。

図３に示すように、太陽電池装置１２１においては、裏面電極２１上に裏面封止材４１を設けている点が第１の実施形態に係る太陽電池装置１２０と異なる。このような裏面封止材４１を設けることによって、太陽電池装置１２１の裏面を絶縁することができる。

裏面封止材４１は、熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂に硬化剤を添加したもの、もしくは、熱硬化性樹脂からなる樹脂シートを積層してなる。例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂に硬化剤を添加したもの、オレフィン系樹脂、または、オレフィン系樹脂に硬化剤を添加したもの等が挙げられる。

本実施形態に係る太陽電池装置１２１は、裏面封止材４１を備えている点以外は太陽電池装置１２０と同等であるため、ここでは太陽電池装置１２１の詳しい構成については言及しない。同様に、太陽電池装置１２１の各種部材に適用可能な材料も、太陽電池装置１２０と同様であるため、ここではその説明を省略する。

以下には、太陽電池装置１２１の製造方法について一具体例を挙げて、図４を参照して説明する。図４は、太陽電池装置１２１の概略を示す斜視図である。

まず、第１の実施形態に係る太陽電池装置１２０の第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれの上に、自身とほぼ同じか、自身よりも小さい外形寸法に成形された四フッ化エチレン製の粘着テープを貼付する。四フッ化エチレン製の粘着テープとしては、日東電工製のフッ素樹脂粘着テープニトフロンＮｏ．９０３０ＵＬが好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、例えば、住友スリーエム製のＰＴＦＥテープ５１８０であってもよいし、その他のテープであってもよい。

続いて、裏面電極２１上に、太陽電池装置１２０よりも一回り大きく切った裏面封止材４１の１つとなる熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂に硬化剤を添加したもの、もしくは、熱硬化性樹脂からなる樹脂シートを載置する。そして、更にその上に、裏面封止材４１の１つとなる、防湿性を持つ樹脂シート（樹脂膜）を載置する。続いて、１５０℃に加熱した真空ラミネータのステージ上に、基材８１側を下にして太陽電池装置１２０を配置し、上型（上チャンバ）を閉めて上型およびステージ側共に真空脱気状態を２４０秒間保つ。更に上型を大気解放し、大気圧で３００秒間熱圧着する。太陽電池装置１２０を冷却した後、太陽電池装置１２０の外形に沿って不要な裏面封止材４１を切り取る。このようにして、太陽電池装置１２０の裏面電極２１側に裏面封止材４１を設けることによって絶縁加工を行う。ここで、裏面封止材４１は、上述のように、裏面電極２１側の面に防湿性を持つ樹脂シートで熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂に硬化剤を添加したもの、もしくは、熱硬化性樹脂からなる樹脂シートを挟持したものであってもよいし、熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂に硬化剤を添加したもの、および、熱硬化性樹脂からなる樹脂シートのいずれかのみで構成されていてもよい。

裏面封止材４１としては、大日本印刷社製のＺ６８が好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、例えば、三井化学ファブロ製のソーラーエバ等であってもよいし、これに限定されるものではない。また、大日本印刷社製のＺ６８には東レ社製のＰＥＴシートＳ−１０を積層するのが好ましいが、これに限定されるものではなく、例えば、帝人化成製のＡ−ＰＥＴシート等であってもよいし、これに限定されるものではない。

続いて、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２上の裏面封止材４１を適当な寸法に切り取り、四フッ化エチレン製の粘着テープを剥離して第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２を露出させる。そして、コテ先を３００℃に加熱したハンダゴテを用いて、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれにハンダを溶融させ、それぞれの端子上にハンダ３６を付着させることによって、図４に示す太陽電池装置１２１を得た。

更に、コテ先を３００℃に加熱したハンダゴテを用いて、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれに対して図示しないリード線をハンダ接合した。第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれに対して垂直方向に図示しないリード線を引き上げ、接合強度（いわゆる９０度ピール強度）を測定したところ、１．２ｋｇｆの力でハンダ３６からリード線が外れた。また、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれに対して平行方向に図示しないリード線を引いて、接合強度（いわゆる剪断強度）を測定したところ、６．０ｍｍ×６．０ｍｍの第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２と導電性樹脂３５との間で１．９ｋｇｆの力で界面剥離した。

このことから、本実施形態に係る太陽電池装置１２１においても、実用上十分な強度を得ることができることが分かった。また、太陽電池装置１２１も、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２に対してハンダ接合を行うことによって、裏面電極２１から電力を取り出すための配線、あるいは、電極間を接続するための配線等を接合することができる。そのため、裏面電極２１上に直接ハンダ付け等を行うことがなく、ハンダ付けの際の熱は直接光電変換層１１には伝わらない。特に、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２は、それぞれ裏面電極２１に導電性樹脂３５を介して接合されているので、それぞれの端子に対するハンダ付けの際の熱は光電変換層１１には伝わらない。したがって、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２をそれぞれ太陽電池装置１２１の発電領域に形成したとしても、ハンダ付けの際の熱は光電変換層１１に伝わらないため、発電効率の低下を防ぐことができる。結果、発電に不要な発電領域外の部分の縮小化が可能となり、太陽電池装置１２１の小型化が図れる。

〔第３の実施形態〕
第３の実施形態に係る太陽電池装置について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態に係る太陽電池装置１３１の概略を示す斜視図である。

図５に示す太陽電池装置１３１は、第２の実施形態に係る太陽電池装置１２１の第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２の寸法および形状を変更した太陽電池装置に相当する。このように、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２を任意の寸法および形状とすることも可能である。

本実施形態に係る太陽電池装置１３１は、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２の寸法および形状が異なる点以外は太陽電池装置１２１と同等であるため、ここでは太陽電池装置１３１の詳しい構成については言及しない。同様に、太陽電池装置１３１の各種部材に適用可能な材料は、太陽電池装置１２０と同様であるため、ここではその説明を省略する。

以下には、太陽電池装置１３１の製造方法について一具体例を挙げて、図６を参照して説明する。図６は、裏面封止材４１を設ける前の太陽電池装置１３０の概略断面を示す図である。

まず、短冊状の複数の裏面電極２１を基材８１上に配置する。そして、電気的に両末端の裏面電極２１上（図中では両端の裏面電極２１上）に、導電性樹脂３５を吐出する。吐出した導電性樹脂３５上に、４２アロイからなる第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２を配置する。

続いて、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２を配置した基材８１を１５０℃の高温オーブンにて３０分間熱硬化させ、それぞれの端子を十分に冷却させることによって、図６に示す太陽電池装置１３０を得た。

続いて、裏面電極２１上に、太陽電池装置１３０よりも一回り大きく切った裏面封止材４１の１つとなる熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂に硬化剤を添加したもの、もしくは、熱硬化性樹脂からなる樹脂シートを載置する。そして、更にその上に、裏面封止材４１の１つとなる、防湿性を持つ樹脂シートを載置する。続いて１５０℃に加熱し真空ラミネータのステージ上に、基材８１側を下にして太陽電池装置１３０を配置し、上型（上チャンバ）を閉め、上型およびステージ側共に真空脱気状態を２４０秒間保つ。更に上型を大気解放し、大気圧で３００秒間熱圧着する。太陽電池装置１３０を冷却した後、太陽電池装置１３０の外形に沿って不要な裏面封止材４１を切り取る。なお、本実施形態においても、裏面封止材４１は、裏面電極２１側の面に防湿性を持つ樹脂シートで熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂に硬化剤を添加したもの、もしくは、熱硬化性樹脂からなる樹脂シートを挟持したものであってもよいし、熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂に硬化剤を添加したもの、および、熱硬化性樹脂からなる樹脂シートのいずれかのみで構成されていてもよい。

続いて、裏面封止材４１において、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２に対向する箇所を適当な寸法に切り取り、四フッ化エチレン製の粘着テープを剥離して第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２を露出させる。そして、コテ先を３００℃に加熱したハンダゴテを用いて、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれにハンダを溶融させ、それぞれの端子上にハンダ３６を付着させることによって、図５に示す太陽電池装置１３１を得た。

また、電気的に連続している２つの裏面電極２１上に、２つの６．０ｍｍ×６．０ｍｍの導電性樹脂３５を互いに最短距離が１０．０ｍｍとなるように形成し、６．０ｍｍ×６．０ｍｍの第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２も同様に互いの距離が１０．０ｍｍとなるように、それぞれ導電性樹脂３５上に配置した。この２つの外部電極端子間に、低電流源により１ｍＡの電流を通電し、４端子法にて電圧を測定した。裏面電極２１はこれらの端子に対し十分に面積が広いので、その抵抗は限りなく小さいものと考え、求められた抵抗の半分を第１外部電極端子３１および第２外部電極端子それぞれの接合部分の抵抗として求めたところ、５．７ｍΩであった。

このことから、本実施形態に係る太陽電池装置１３１においても、実用上十分な強度を得ることができることが分かった。また、太陽電池装置１３１も、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２に対してハンダ接合を行うことによって、裏面電極２１から電力を取り出すための配線、あるいは、電極間を接続するための配線等を接合することができる。そのため、裏面電極２１上に直接ハンダ付け等を行うことがなく、ハンダ付けの際の熱は直接光電変換層１１には伝わらない。特に、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２は、それぞれ裏面電極２１に導電性樹脂３５を介して接合されているので、それぞれの端子に対するハンダ付けの際の熱は光電変換層１１には伝わらない。したがって、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２をそれぞれ太陽電池装置１３１の発電領域に形成したとしても、ハンダ付けの際の熱は光電変換層１１に伝わらないため、発電効率の低下を防ぐことができる。結果、発電に不要な発電領域外の部分の縮小化が可能となり、太陽電池装置１３１の小型化が図れる。

また、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２をそれぞれ任意の寸法とすることによって、第１外部電極端子３１下および第２外部電極端子３２下への熱伝導量を制御することが可能である。更に、裏面電極２１とハンダとの拡散に伴う電極膜特性の変化による発電効率の低下を防ぐと共に、ハンダ付けによる電極間のショートの発生等の問題を防ぐことができる。

また、裏面電極２１側に、接着力の弱い樹脂シートを予め貼り付けておくことによって、その後適当な寸法および形状に裏面封止材４１を開口することができる。更に、この開口部から第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれに電力取り出しのための電力線であったり、周辺機器との接続配線であったりをハンダ付けすることが可能である。

〔第４の実施形態〕
第４の実施形態に係る太陽電池装置について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る太陽電池装置１３２の概略を示す斜視図である。

図７に示す太陽電池装置１３２は、第３の実施形態に係る太陽電池装置１３１の第１外部電極端子３１上および第２外部電極端子３２に、ハンダ３６を用いずに図示しないリード線を接合可能な太陽電池装置に相当する。このように、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれに対して、電力取り出しのための電力線や周辺機器との接続配線の電気的接続を図るために、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれを接触端子として接触による電気的接合を図ることによっても、太陽電池装置１３２からの電力を取り出したり、周辺機器と接続したりすることが可能である。

本実施形態に係る太陽電池装置１３２は、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２が露出している点以外は太陽電池装置１３１と同等であるため、ここでは太陽電池装置１３２の詳しい構成については言及しない。同様に、太陽電池装置１３２の各種部材に適用可能な材料は、太陽電池装置１２０と同様であるため、ここではその説明は省略する。

以下には、太陽電池装置１３２の製造方法について、一具体例を挙げて説明する。まず、第３の実施形態に係る太陽電池装置１３０の第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２上に自身とほぼ同じか、自身よりも小さい寸法に成形された四フッ化エチレン製粘着テープを貼付する．
続いて、裏面電極２１上に、太陽電池装置１３０よりも一回り大きく切った裏面封止材４１の１つとなる熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂に硬化剤を添加したもの、もしくは、熱硬化性樹脂からなる樹脂シートを載置する。そして、更にその上に、裏面封止材４１の１つとなる、防湿性を持つ樹脂シートを載置する。続いて１５０℃に加熱し真空ラミネータのステージ上に、基材８１側を下にして太陽電池装置１３０を配置し、上型（上チャンバ）を閉め、上型およびステージ側共に真空脱気状態を２４０秒間保つ。更に上型を大気解放し、大気圧で３００秒間熱圧着する。太陽電池装置１３０を冷却した後、太陽電池装置１３０の外形に沿って不要な裏面封止材４１を切り取る。なお、本実施形態においても、裏面封止材４１は、裏面電極２１側の面に防湿性を持つ樹脂シートで熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂に硬化剤を添加したもの、もしくは、熱硬化性樹脂からなる樹脂シートを挟持したものであってもよいし、熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂に硬化剤を添加したもの、および、熱硬化性樹脂からなる樹脂シートのいずれかのみで構成されていてもよい。

続いて、裏面封止材４１において、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２に対向する箇所を適当な寸法に切り取り、四フッ化エチレン製の粘着テープを剥離して第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２を露出させることによって、太陽電池装置１３２を得た。

太陽電池装置１３２の第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２、または、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２のいずれか一方の、裏面電極２１と接する面以外の面に図示しない０．１μｍ以上の厚さの金メッキまたはパラジウムメッキを施すことにより、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２、または、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２のいずれか一方と図示しない周辺回路より至る接触端子（リード線）に対して、接触による電気的接続を得ることができた。

また、電気的に連続している２つの裏面電極２１上に、２つの６．０ｍｍ×６．０ｍｍの導電性樹脂３５を互いに最短距離が１０．０ｍｍとなるように形成し、６．０ｍｍ×６．０ｍｍの第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２も同様に互いの距離が１０．０ｍｍとなるように配置した。この２つの端子間に、低電流源により１ｍＡの電流を通電し、４端子法にて電圧を測定した。裏面電極２１はこれらの端子に対し十分に面積が広いので、その抵抗は限りなく小さいものと考え、求められた抵抗の半分を第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれの接合部分の抵抗として求めたところ、５．９ｍΩであった。

このことから、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれに対して、電力取り出しのための電力線や周辺機器との接続配線の電気的接続を図るために、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれを接触端子として接触による電気的接合を図ることによっても、電力取り出し効率の低下を招かない太陽電池装置１３２が得られることが分かった。また、このように、第１外部電極端子３１および第２外部電極端子３２それぞれを接触端子として接触による電気的接合を図ることによって、必要に応じて簡便に太陽電池装置３２を分離することも可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上述した実施形態に記載した太陽電池装置を搭載した、携帯電話、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）受信機、卓上型電子辞書、デジタルスチルカメラ、またはビデオカメラ等の電子機器も本発明に含まれることは言うまでもない。

本発明に係る太陽電池装置は、例えば、携帯電話、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）受信機、卓上型電子辞書、デジタルスチルカメラ、またはビデオカメラ等の携帯電子機器に利用できる。また、テレビ等のリモートコントローラにも利用できる。

１１光電変換層
２１裏面電極
２２表面電極
３１第１外部電極端子
３２第２外部電極端子
３５導電性樹脂
３６ハンダ
４１裏面封止材
８１基材
１００従来の太陽電池装置
１１０従来の太陽電池装置
１２０太陽電池装置
１２１太陽電池装置
１３０太陽電池装置
１３１太陽電池装置
１３２太陽電池装置

Claims

基材と、
前記基材上に配置されている少なくとも１対の表面電極と、
前記表面電極各々に対向する裏面電極と、
前記表面電極および前記裏面電極に挟持される光電変換層と、
いずれかの前記裏面電極に導電性樹脂を介して接合されている第１外部電極端子と、
前記第１外部電極端子が接合されている前記裏面電極とは異なる前記裏面電極に、他の導電性樹脂を介して接合されている第２外部電極端子とを備えていることを特徴とする太陽電池装置。
前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ金属板からなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池装置。
前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ鉄およびニッケル合金を主成分とすることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池装置。
前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ銅を主成分とすることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池装置。
前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ前記裏面電極と接する面以外の面に、メッキが施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池装置。
前記メッキは、金メッキであることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池装置。
前記メッキは、パラジウムメッキであることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池装置。
前記裏面電極側の面に、絶縁加工がなされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池装置。
前記絶縁加工は、前記裏面電極側の面に熱可塑性樹脂を熱圧着することによってなされていることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池装置。
前記絶縁加工は、前記裏面電極側の面に、防湿性を持つ樹脂膜で熱可塑性樹脂を挟持し、なおかつ、前記樹脂膜を熱圧着することによってなされていることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池装置。
前記熱可塑性樹脂において、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子に対向する箇所が開口していることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池装置。
前記熱可塑性樹脂および前記樹脂膜において、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子と対向する箇所が開口していることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池装置。
前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ周辺機器からの配線とハンダ付けによって電気的に接続されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の太陽電池装置。
前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ周辺機器からの配線と接触によって電気的に接続されており、
前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子は、それぞれ前記配線と分離可能であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の太陽電池装置。
複数対の前記表面電極を備えていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の太陽電池装置。
基材上に少なくとも１対の表面電極を形成する工程と、
前記表面電極各々の上に光電変換層を形成する工程と、
前記表面電極と共に前記光電変換層を挟持する裏面電極を形成する工程と、
いずれかの前記裏面電極に導電性樹脂を介して第１外部電極端子を接合させる工程と、
前記第１外部電極端子が接合されている前記裏面電極とは異なる前記裏面電極に、他の導電性樹脂を介して第２外部電極端子を接合させる工程とを備えていることを特徴とする太陽電池装置の製造方法。
前記裏面電極側の面に熱可塑性樹脂を熱圧着することによって絶縁加工をする工程と、
前記熱可塑性樹脂を熱圧着した後、前記熱可塑性樹脂を切り取ることによって、前記熱可塑性樹脂において、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子に対向する箇所を開口する工程とを更に備えていることを特徴とする請求項１６に記載の太陽電池装置の製造方法。
前記裏面電極側の面に、防湿性を持つ樹脂膜で熱可塑性樹脂を挟持し、なおかつ、前記樹脂膜を熱圧着することによって絶縁加工をする工程と、
前記樹脂膜を熱圧着した後、前記熱可塑性樹脂および前記樹脂膜を切り取ることによって、前記熱可塑性樹脂および前記樹脂膜において、前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子に対向する箇所を開口する工程とを更に備えていることを特徴とする請求項１６に記載の太陽電池装置の製造方法。
前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子を、それぞれ周辺機器からの配線とハンダ付けによって電気的に接続する工程を更に備えていることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の太陽電池装置の製造方法。
前記第１外部電極端子および前記第２外部電極端子を、それぞれ周辺機器からの配線と接触によって電気的に接続すると共に、前記配線と分離可能にする工程を更に備えていることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の太陽電池装置の製造方法。
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の太陽電池装置を備えていることを特徴とする電子機器。