JP2013030512A - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの出力端子部の折り曲げ部の押し潰しを防止することにより、出力端子部の折り曲げ部分での折れや破損を防止する。
【解決手段】隣接する太陽電池素子２０の出力端子部１７ａ，１７ｂ同士を接続した素子実装基板３２と、素子実装基板３２の表面側に積層配置された充填部材４１及び表面部材５１と、素子実装基板３２の裏面側に積層配置された充填部材４１及び裏面部材６１とを備えた太陽電池モジュール１Ａであって、出力端子部１７ａ，１７ｂ同士を接続した接続端子部１７ａｂは、素子実装基板３２の裏面側に全体が折り曲げられており、折り曲げられた接続端子部１７ａｂと素子実装基板３２の裏面との間に小片部材１８が配置されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、隣接する太陽電池素子の出力端子部同士を接続した素子実装基板と、素子実装基板の表面側に積層配置された充填部材及び表面部材と、素子実装基板の裏面側に積層配置された充填部材及び裏面部材とを備えた太陽電池モジュールに関する。

近年、シリコン基板等の半導体基板の裏面に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（バックコンタクト型太陽電池）の開発が進んでいる。

バックコンタクト型太陽電池に関しては、多数の太陽電池素子を１枚の配線シート上に実装してモジュール化する方法が一般に採用されている（例えば、特許文献１，２等参照）。

しかし、１枚の配線シートに多数の太陽電池素子を実装すると、実装した太陽電池素子の中に１枚でも不良が発生した場合、そのシート全体が不良となってしまうといった問題がある。

そこで、小サイズの配線シートに少数の太陽電池素子を実装して素子実装基板小片を作製し、この素子実装基板小片を複数配置・接続して最終形態の素子実装基板（実装シート）を作製した後、この素子実装基板（実装シート）の全体をラミネート処理することで、所望の太陽電池モジュールを作製することが考えられる。

図１１及び図１２（ａ）〜（ｅ）は、小サイズの配線シートを用いた太陽電池モジュールの作製手順を示しており、図１１は平面図、図１２（ａ）〜（ｅ）は断面図である。ここでは、説明を簡単なものとするために、１枚の配線シートに１個の太陽電池素子を実装して素子実装基板小片を作製する場合について説明する。

まず、図１１に示すように、プラス及びマイナスの各出力端子部１０２を配線シート１０１の周辺部（図１１では、対角方向の角部４箇所）に配置し、配線シート１０１の中央部に太陽電池素子１０３を実装した素子実装基板小片１１０を作製する。

次に、図１２（ａ）に示すように、隣接する各出力端子部１０２を配線シート１０１の裏面側に直角に折り曲げる。

次に、図１２（ｂ）に示すように、各出力端子部１０２を折り曲げた状態の素子実装基板小片１１０を隣接配置し、この配置状態で対向する出力端子部１０２同士を半田等によって接続して、素子実装基板１２０を作製する。

次に、図１２（ｃ）に示すように、接続後の出力端子部１０２をその根元付近から一方の素子実装基板小片１１０（図１２（ｃ）では左側の素子実装基板小片）の裏側にさらに直角に折り曲げる。

次に、この折り曲げ状態で、図１２（ｄ）に示すように、素子実装基板１２０の表面側に充填部材１３０及び表面部材１４０を積層配置し、素子実装基板１２０の裏面側に充填部材１３０及び裏面部材１５０を積層配置し、この状態で表面部材１４０と裏面部材１５０の両側から加圧及び加熱してラミネート処理することで、図１２（ｄ）に示す構成の太陽電池モジュール２００を作製する。

特開２０１１−１１４２０５号公報 特開２０１１−０９１３２７号公報

この場合、出力端子部１０２は、ラミネート処理時の加圧力により、折り曲げ部１０２ａが押し潰されて、きついＲで折り曲げられた状態となってしまう。そして、このように出力端子部１０２がきついＲで折り曲げられた状態の太陽電池モジュール２００が温度サイクル環境下に置かれた場合、配線シート１１０の図示しない配線パターンも温度による伸縮を繰り返すが、この配線パターンに接続されている出力端子部１０２のきついＲで折り曲げられた折り曲げ部は、銅箔層にクラックが入り易くなり、最悪の場合には断線して導通できなくなるといった問題があった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、出力端子部の折り曲げ部の押し潰しを防止することにより、出力端子部の折り曲げ部での折れや破損を防止した太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールは、１または複数個の太陽電池素子が配線基材上に実装されるとともに前記配線基材に形成された出力端子部が前記配線基材から外部に突出して設けられている素子実装基板と、隣接配置された前記素子実装基板の対向する前記出力端子部同士を接続した素子実装基板ユニットの表面側に積層配置された充填部材及び表面部材と、前記素子実装基板の裏面側に積層配置された充填部材及び裏面部材とを備えた太陽電池モジュールであって、接続された前記出力端子部は、前記素子実装基板の裏面側に全体が折り曲げられており、折り曲げられた前記出力端子部と前記素子実装基板の裏面との間に小片部材が配置されていることを特徴としている。

本発明の太陽電池モジュールによれば、折り曲げられた出力端子部と素子実装基板の裏面との間に小片部材を配置することにより、充填部材を介して表面部材と裏面部材とを接着固定する際、出力端子部が素子実装基板の裏面に直接接触しない。また、小片部材がクッションの役目を果たすので、接着固定時に出力端子部に応力が集中しても、小片部材により応力が分散され、かつ、出力端子部の折り曲げ部の押し潰しも防止されるので、出力端子部の折り曲げ部での折れや破損、及び、出力端子部周辺での太陽電池素子の破損等を防止することができる。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記小片部材は、前記充填部材と同じ部材で構成されている。小片部材を充填部材と同じ材料で構成することで、充填部材を介して表面部材と裏面部材とを接着固定する際、小片部材も充填部材と一体となって接着固定することから、出力端子部をより強固に接着固定することができる。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記太陽電池素子は、方形状に形成されたコーナー部がテーパ状に切り欠かれており、前記出力端子部は、方形状に形成された前記素子実装基板の前記太陽電池素子がテーパ状に切り欠かれた切欠き部に設けられ、かつ、折り曲げられた前記出力端子部は、前記素子実装基板の前記切欠き部に位置する構成としている。

このような構成によれば、折り曲げられた出力端子部は、素子実装基板の裏面側において、太陽電池素子の切欠き部に位置していることから、充填部材を介した表面部材と裏面部材との接着固定の際、出力端子部が太陽電池素子に押し付けられることがないので、太陽電池素子に出力端子部からの負荷がかかることはない。これにより、太陽電池素子及び出力端子部の双方において破損や割れ等の発生を防止することができる。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記各太陽電池素子の周囲の領域が非透明部材によって被覆された構成としてもよい。

このように、各太陽電池素子の周囲の領域に非透明部材を設けることで、太陽電池モジュールを表面側から見たとき、出力端子部が表面側から視認しにくくなり、品位が向上する。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記非透明部材は、前記各太陽電池素子の周囲の領域が非透明インクによって印刷されたフィルムによって形成され、前記フィルムを前記表面部材に張り付けることで前記各太陽電池素子の周囲の領域が前記非透明インクで被覆された構成としてもよい。

このような構成とすれば、非透明インクが印刷されたフィルムを表面部材に貼り合わせるだけで、表面部材側において、各太陽電池素子の周囲の領域を透過する光を遮断することができ、出力端子部を表面側から視認しにくくすることができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、１または複数個の太陽電池素子が配線基材上に実装されるとともに前記配線基材に形成された出力端子部が前記配線基材から外部に突出して設けられている素子実装基板と、隣接配置された前記素子実装基板の対向する前記出力端子部同士を接続した素子実装基板ユニットと、前記素子実装基板ユニットの表面側に積層配置された充填部材及び表面部材と、前記素子実装基板の裏面側に積層配置された充填部材及び裏面部材とを備えた太陽電池モジュールの製造方法であって、出力端子部を太陽電池素子の裏面方向に垂直に折り曲げる工程と、隣接配置した太陽電池素子の対向する出力端子部同士を接続して素子実装基板ユニットを作製する工程と、接続された出力端子部を素子実装基板の裏面側に折り曲げる工程と、折り曲げられた出力端子部と素子実装基板の裏面との間に小片部材を配置する工程と、前記素子実装基板ユニットの表面側に充填部材と表面部材とを配置し、前記素子実装基板ユニットの裏面側に充填部材と裏面部材とを配置して全体をラミネート処理する工程と、を含むことを特徴としている。

本発明の製造方法によれば、折り曲げられた出力端子部と素子実装基板の裏面との間に小片部材を配置することにより、充填部材を介して表面部材と裏面部材とを接着固定する際、出力端子部が素子実装基板の裏面に直接接触しない。また、小片部材がクッションの役目を果たすので、接着固定時に出力端子部に応力が集中しても、小片部材により応力が分散され、かつ、出力端子部の折り曲げ部の押し潰しも防止されるので、出力端子部の折り曲げ部での折れや破損、及び、出力端子部周辺での太陽電池素子の破損等を防止することができる。

本発明によれば、折り曲げられた出力端子部と素子実装基板の裏面との間に小片部材を配置することにより、充填部材を介して表面部材と裏面部材とを接着固定する際、出力端子部が素子実装基板の裏面に直接接触することがない。また、小片部材がクッションの役目を果たすので、接着固定時に出力端子部に応力が集中しても、小片部材により応力が分散され、かつ、出力端子部の折り曲げ部の押し潰しも防止されるので、出力端子部の折り曲げ部での折れや破損、及び、出力端子部周辺での太陽電池素子の破損等を防止することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図、（ｂ）は断面図である。 本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図であり、太陽電池ブロック同士を接続する前の状態を示している。 実施形態１に係る配線シートの模式的な平面図である。 （ａ）は、太陽電池素子の一例を模式的に示す断面図、（ｂ）は、（ａ）に示される太陽電池素子の半導体基板の裏面の一例を模式的に示す平面図である。 太陽電池素子を配線シートに取り付ける様子を示す平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施形態１に係る太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態２に係る太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図、（ｂ）は断面図である。 本発明の実施形態２に係る太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図であり、太陽電池ブロック同士を接続する前の状態を示している。 実施形態２に係る配線シートの模式的な平面図である。 本発明の太陽電池モジュールの応用例を示す平面図である。 小サイズの配線シートを用いた太陽電池モジュールの作製手順を示す平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、小サイズの配線シートを用いた太陽電池モジュールの作製手順を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

＜実施形態１＞
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図及び断面図であり、図２は、接続する前の各太陽電池ブロックの状態を示す平面図である。

本実施形態１の太陽電池モジュール１Ａは、出力端子部の形成位置の違いによって２種類の配線シート１０ａ，１０ｂを使用している。すなわち、縦長に形成された２種類の配線シート１０ａ，１０ｂ上にそれぞれ５個の裏面電極型太陽電池素子（以下、単に太陽電池素子という。）２０が縦一列に実装されて電気的に接続された２種類の太陽電池ブロック（請求項に記載の素子実装基板）３１ａ，３１ｂを、横に３個組み合わせて構成されている。この例では、太陽電池ブロック３１ｂの左右両側に太陽電池ブロック３１ａを配置した構成としているが、太陽電池ブロック３１ａの左右両側に太陽電池ブロック３１ｂを配置した構成としてもよい。また、ここで示した配線シート１０ａ，１０ｂ上に実装する太陽電池素子２０の個数、及び横に組み合わせる太陽電池ブロック３１ａ，３１ｂの個数は単なる一例であり、これらの個数に限定されるものではない。

そして、このように組み合わせた太陽電池ブロック３１ａ，３１ｂ（請求項に記載の素子実装基板ユニット）の受光面側（表面側）に充填シート（充填部材）４１と表面シート（表面部材）５１とが積層配置され、裏面側に充填シート（充填部材）４１と裏面シート（裏面部材）６１とが積層配置されて太陽電池モジュール１Ａが構成されている（主に図１（ｂ）参照）。

図３は、２種類の配線シート１０ａ，１０ｂの模式的な平面図である。

配線シート１０ａ，１０ｂは、絶縁性の配線基材１１と、配線基材１１の表面上に形成された配線材（配線パターン）１２とを備えている。

配線材（配線パターン）１２は、櫛形状のｎ型用配線１３と櫛形状のｐ型用配線１４とから構成されており、櫛形状のｎ型用配線１３の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用配線１４の櫛歯に相当する部分とが１本ずつ交互に噛み合わさるようにして、ｎ型用配線１３とｐ型用配線１４とが対向配置されている。すなわち、櫛形状のｎ型用配線１３の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用配線１４の櫛歯に相当する部分とは、それぞれ１本ずつ交互に所定の間隔を空けて、すなわち絶縁状態で配置されている。

そして、配線基材１１の表面上において、１つの櫛形状のｎ型用配線１３と１つの櫛形状のｐ型用配線１４との組み合わせである配線体１５が配線基材１１の表面の縦方向に５つ並べられて配線体列１６が形成されている。ここで、配線体列１６を構成する各配線体１５は、配線基材１１の表面の縦方向に隣接して配置されている他の配線体１５と電気的に接続されている。

ここで、本実施形態１では、図３に示すように、配線シート１０ａ，１０ｂは、配線体列１６に接続されるプラス及びマイナスの出力端子部１７ａ，１７ｂの接続位置によって２種類用意されている。すなわち、一つの配線シート１０ａは、配線体列１６の左下隅部に横方向に突出させてプラス側の出力端子部１７ａが接続され、配線体列１６の右上隅部に横方向に突出させてマイナス側の出力端子部１７ｂが接続されている。また、もう一つの配線シート１０ｂは、配線体列１６の右下隅部に横方向に突出させてプラス側の出力端子部１７ａが接続され、配線体列１６の左上隅部に横方向に突出させてマイナス側の出力端子部１７ｂが接続されている。

そして、本実施形態１では、図１及び図２に示すように、配線シート１０ｂ上に５個の太陽電池素子２０が実装された１つの太陽電池ブロック３１ｂを挟んで左右両側に、配線シート１０ａ上に５個の太陽電池素子２０が実装された２つの太陽電池ブロック３１ａ，３１ａが配置されており、左側の太陽電池ブロック３１ａの配線シート１０ａの右上隅部のマイナス側の出力端子部（以下、マイナス端子部ともいう。）１７ｂと中央部の太陽電池ブロック３１ｂの配線シート１０ｂの左上隅部のプラス側の出力端子部（以下、プラス端子部ともいう。）１７ａとが電気的に接続され、中央部の太陽電池ブロック３１ｂの配線シート１０ｂの右下隅部のマイナス端子部１７ｂと右側の太陽電池ブロック３１ａの配線シート１０ａの左下隅部のプラス端子部１７ａとが電気的に接続されている。すなわち、太陽電池モジュール１Ａ全体としては、左側の太陽電池ブロック３１ａの左下隅部に外部接続用のプラス出力端子１７ａが配置され、右側の太陽電池ブロック３１ａの右上隅部に外部接続用のマイナス端子部１７ｂが配置された構成となっている。

ここで、配線基材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、例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）及びポリイミド（Polyimide）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、配線基材１１の厚みは特に限定されるものではなく、例えば２５μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。

なお、配線基材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、ｎ型用配線１３及びｐ型用配線１４の材質としては、電気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、例えば銅、アルミニウム及び銀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、プラス端子部１７ａ及びマイナス端子部１７ｂの材質としては、電気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、例えば銅、アルミニウム及び銀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が、本実施形態１では、銅箔を用いている。プラス端子部１７ａ及びマイナス端子部１７ｂの厚みは特に限定されるものではいが、例えば８０μｍとすることができる。

また、ｎ型用配線１３及びｐ型用配線１４の厚みは特に限定されるものではなく、例えば１０μｍ以上３５μｍ以下とすることができる。

また、ｎ型用配線１３及びｐ型用配線１４の形状もそれぞれ上述した形状に限定されず、適宜設定することができる。

また、ｎ型用配線１３の少なくとも一部の表面及び／またはｐ型用配線１４の少なくとも一部の表面には、例えばニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、ＳｎＰｂはんだ、及びＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から選択された少なくとも１種を含む電気導電性物質を設置してもよい。この場合には、ｎ型用配線１３及びｐ型用配線１４と後述する太陽電池素子２０の電極との電気的接続を良好なものとし、ｎ型用配線１３及び／またはｐ型用配線１４の耐候性を向上させることができる。

また、ｎ型用配線１３の少なくとも一部の表面及び／またはｐ型用配線１４の少なくとも一部の表面には、例えば黒化処理などの表面処理を施してもよい。

なお、ｎ型用配線１３及びｐ型用配線１４もそれぞれ、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４（ａ）は、太陽電池素子２０の一例を模式的に示す断面図である。

この太陽電池素子２０は、例えばｎ型またはｐ型の導電型を有するシリコン基板などの半導体基板２１と、太陽電池素子２０の受光面となる半導体基板２１の凹凸表面上に形成された反射防止膜２７と、太陽電池素子２０の裏面となる半導体基板２１の裏面に形成されたパッシベーション膜２６とを備えている。また、その平面形状は、図１及び図２に示すように、方形状に形成された半導体基板の各コーナー部がテーパ状に切り欠かれた八角形状となっている。

また、半導体基板２１の裏面には、例えばリンなどのｎ型不純物が拡散して形成されたｎ型不純物拡散領域２２と、例えばボロンなどのｐ型不純物が拡散して形成されたｐ型不純物拡散領域２３とが、所定の間隔をあけて交互に形成されているとともに、半導体基板２１の裏面の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に接するｎ型用電極２４、及びｐ型不純物拡散領域２３に接するｐ型用電極２５がそれぞれ設けられている。

ここで、ｎ型またはｐ型の導電型を有する半導体基板２１の裏面には、ｎ型不純物拡散領域２２またはｐ型不純物拡散領域２３と半導体基板２１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２１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２２及びｐ型不純物拡散領域２３はそれぞれ半導体基板２１内部と接合していることから、ｎ型用電極２４及びｐ型用電極２５はそれぞれ半導体基板２１の裏面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。なお、半導体基板２１の導電型を問わず、近接するｎ型不純物拡散領域２２とｐ型不純物拡散領域２３との接触によりｐｎ接合が形成されてもよい。

図４（ｂ）は、図４（ａ）に示される太陽電池素子２０の半導体基板２１の裏面の一例を模式的に示す平面図である。

図４（ｂ）に示すように、ｎ型用電極２４及びｐ型用電極２５はそれぞれ櫛形状に形成されており、櫛形状のｎ型用電極２４の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用電極２５の櫛歯に相当する部分とが１本ずつ交互に噛み合わさるようにして、ｎ型用電極２４とｐ型用電極２５とが配置されている。すなわち、櫛形状のｎ型用電極２４の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用電極２５の櫛歯に相当する部分とは、それぞれ１本ずつ交互に所定の間隔を空けて、すなわち絶縁状態で配置されている。

なお、太陽電池素子２０の裏面のｎ型用電極２４及びｐ型用電極２５のそれぞれの形状及び配置は、図４（ｂ）に示す構成に限定されるものではなく、配線シート１０ａ，１０ｂのｎ型用配線１３及びｐ型用配線１４にそれぞれ電気的に接続可能な形状及び配置であればよい。

このような配線シート１０ａ，１０ｂ及び太陽電池素子２０の構成において、例えば図５に示すように、配線シート１０ａ表面上の各配線体１５のｎ型用配線１３及びｐ型用配線１４に、太陽電池素子２０裏面のｎ型用電極２４及びｐ型用電極２５の位置を合わせるようにして、配線体１５上に太陽電池素子２０をそれぞれ設置することによって、図２に示す各太陽電池ブロック３１ａを作製することができる。なお、図示は省略しているが、配線シート１０ｂ表面上の各配線体１５のｎ型用配線１３及びｐ型用配線１４に、太陽電池素子２０裏面のｎ型用電極２４及びｐ型用電極２５の位置を合わせるようにして、配線体１５上に太陽電池素子２０をそれぞれ設置することによって、もう一つの太陽電池ブロック３１ｂも作製されている。

次に、上記構成の太陽電池ブロック３１ａ，３１ｂ（素子実装基板）を用いて図１に示す太陽電池モジュール１Ａを製造する方法について、主に図２に示す分解図、及び図６（ａ）〜（ｄ）に示す製造方法の各工程図を参照して説明する。ただし、図６（ａ）〜（ｄ）は、左側の太陽電池ブロック３１ａと中央の太陽電池３１ｂとの接続部分である図１のＸ−Ｘ線に沿った部分の断面図である。なお、中央の太陽電池３１ｂと右側の太陽電池ブロック３１ａとの接続部分である図１のＹ部分についても、その断面構造は同じであるので、ここでは図１のＸ−Ｘ線断面図を用いて製造方法の説明を行うものとする。

まず、図２に示すように、太陽電池ブロック３１ｂの左右両側に太陽電池ブロック３１ａをそれぞれ隣接配置する。

次に、図６（ａ）に示すように、隣接する太陽電池ブロック３１ａ，３１ｂ間の対向するマイナス端子部１７ｂとプラス端子部１７ａとをそれぞれ配線シート１０ａ，１０ｂの裏面側に直角に折り曲げた状態で、マイナス端子部１７ｂとプラス端子部１７ａの対向面同士をはんだ等によって接続して一体化する。これにより、３つの太陽電池ブロック３１ａ，３１ｂが電気的に接続された素子実装基板３２（図１参照）が作製される。ここで、一体に接続したマイナス端子部１７ｂとプラス端子部１７ａとを総称して、以後、接続端子部１７ａｂという。

次に、図６（ｂ）に示すように、接続端子部１７ａｂの根元付近から、該接続端子部１７ａｂを一方の太陽電池ブロック３１ａの配線シート１０ａの裏面側にさらに直角に折り曲げる。このとき、折り曲げられた接続端子部１７ａｂと配線シート１０ａの裏面との間に、小片部材である小片充填材１８を配置する。

次に、図６（ｃ）に示すように、素子実装基板３２の表面側に充填シート４１と表面シート５１とを配置し、素子実装基板３２の裏面側に充填シート４１と裏面シート６１とを配置して全体を加圧、及び加熱することにより、ラミネート処理を行う。

以上の工程により、図６（ｄ）及び図１に示す本実施形態１の太陽電池モジュール１Ａが作製される。

ここで、充填シート４１としては、太陽光に対して透明な樹脂であれば特に限定されることなく用いることができるが、より好ましくは、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及びゴム系樹脂の中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。

また、表面シート５１としては、太陽光に対して透明な基板であれば特に限定されることなく用いることができ、例えばガラス基板などを用いることができる。

また、裏面シート６１としては、充填シート４１の裏面を保護することができるものであればよく、例えば、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。

本発明の製造方法によれば、折り曲げられた接続端子部１７ａｂと素子実装基板３２の裏面（配線シート１０ａ，１０ｂの裏面）との間に小片充填材１８を配置することにより、充填シート４１を介して表面シート５１と裏面シート６１とを接着固定する際、接続端子部１７ａｂが素子実装基板３２の裏面（配線シート１０ａ，１０ｂの裏面）に直接接触することがない。また、小片充填材１８がクッションの役目を果たすので、接着固定時に接続端子部１７ａｂに応力が集中しても、小片充填材１８により応力が分散され、かつ、接続端子部１７ａｂの折り曲げ部の押し潰しも防止されるので、接続端子部１７ａｂの折り曲げ部での折れや破損、及び、接続端子部１７ａｂ辺での太陽電池素子２０の破損等を防止することができる。

本実施形態１では、小片充填材１８を、充填シート４１と同じ部材で構成している。小片充填材１８を充填シート４１と同じ部材で構成することで、充填シート４１を介して表面シート５１と裏面シート６１とを接着固定する際、小片充填材１８も充填シート４１と一体となって接着固定することから、接続端子部１７ａｂをより強固に接着固定することができる。

ここで、小片充填材１８の大きさ（縦横サイズ）は、接続端子部１７ａｂの折り返し部のサイズを十分にカバーできるものであればよく、また小片充填材１８を配置したときに位置ずれがあっても、その位置ずれを十分にカバーできるものであればよい。具体的には、接続端子部１７ａｂの折り返し部の縦横サイズに対して、プラス数ｍｍ程度大きければよい。例えば、接続端子部１７ａｂの折り返し部の寸法が、縦５ｍｍ、横１０ｍｍであったとすると、小片充填材１８は、縦７ｍｍ、横１２ｍｍ程度でよい。

また、小片充填材１８の厚みは、充填シート４１と同じ厚みでよい。これにより、充填シート４１をそのまま小片充填材１８として用いることができる。

ここで、小片充填材１８の厚みを０．４ｍｍとし、プラス端子部１７ａ及びマイナス端子部１７ｂの銅箔の厚みを０．０８ｍｍとすると、小片充填材１８が無かった場合のプラス端子部１７ａ及びマイナス端子部１７ｂの折り曲げ部の半径ｒは、折り曲げのきつい側の端子（図６（ｄ）ではマイナス端子部１７ｂ）について見ると、厚みの０．０８ｍｍとなる。一方、厚み０．４ｍｍの小片充填材１８を介在させた場合には、ラミネート処理によって小片充填材１８の厚みは薄くなるが、概ね８割程度（０．３２ｍｍ）になると思われる。従って、折り曲げのきつい側の端子（図６（ｄ）ではマイナス端子部１７ｂ）の折り曲げ部の半径ｒは、０．２４（＝０．１６＋０．０８）となり、小片充填材１８を介在させなかった場合の約３倍の半径となる。これにより、上記したように、接続端子部１７ａｂ（特に、マイナス端子部１７ｂ）の折り曲げ部の押し潰しが防止されるので、接続端子部１７ａｂの折り曲げ部での折れや破損、及び、接続端子部１７ａｂ周辺での太陽電池素子２０の破損等を防止することができる。

また、本実施形態１では、図１に示すように、太陽電池素子２０は、コーナー部がテーパ状に切り欠かれている。そして、接続端子部１７ａｂは、素子実装基板３２の太陽電池素子２０がテーパ状に切り欠かれた切欠き部３２ａに設けられ、かつ、折り曲げられた接続端子部１７ａｂの折り返し部は、素子実装基板３２の切欠き部３２ａに位置するように構成している。

このように構成することで、折り曲げられた接続端子部１７ａｂは、素子実装基板３２の裏面側において、太陽電池素子２０の切欠き部３２ａに位置していることから、充填シート４１を介した表面シート５１と裏面シート６１との接着固定の際、接続端子部１７ａｂが太陽電池素子２０に押し付けられることがないので、太陽電池素子２０に接続端子部１７ａｂからの負荷がかかることはない。これにより、太陽電池素子２０及び接続端子部１７ａｂの双方において破損や割れ等の発生を防止することができる。

＜実施形態２＞
図７（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図及び断面図であり、図８は、接続する前の各太陽電池ブロックの状態を示す平面図である。

本実施形態２の太陽電池モジュール１Ｂは、１種類の配線シート１０ｃを使用している。すなわち、縦長に形成された配線シート１０ｃ上に５個の裏面電極型太陽電池素子（以下、単に太陽電池素子という。）２０が縦一列に実装されて電気的に接続された１種類の太陽電池ブロック（請求項に記載の素子実装基板）３１ｃを、横に３個組み合わせて構成されている。なお、ここで示した配線シート１０ｃ上に実装する太陽電池素子２０の個数、及び横に組み合わせる太陽電池ブロック３１ｃの個数は単なる一例であり、これらの個数に限定されるものではない。

そして、このように組み合わせた太陽電池ブロック３１ｃ（請求項に記載の素子実装基板ユニット）の受光面側（表面側）に充填シート（充填部材）４１と表面シート（表面部材）５１とが積層配置され、裏面側に充填シート（充填部材）４１と裏面シート（裏面部材）６１とが積層配置されて太陽電池モジュール１Ｂが構成されている（主に図７（ｂ）参照）。

図９は、配線シート１０ｃの模式的な平面図である。

配線シート１０ｃは、絶縁性の配線基材１１と、配線基材１１の表面上に形成された配線材（配線パターン）１２とを備えている。

配線材（配線パターン）１２は、櫛形状のｎ型用配線１３と櫛形状のｐ型用配線１４とから構成されており、櫛形状のｎ型用配線１３の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用配線１４の櫛歯に相当する部分とが１本ずつ交互に噛み合わさるようにして、ｎ型用配線１３とｐ型用配線１４とが対向配置されている。すなわち、櫛形状のｎ型用配線１３の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用配線１４の櫛歯に相当する部分とは、それぞれ１本ずつ交互に所定の間隔を空けて、すなわち絶縁状態で配置されている。

そして、配線基材１１の表面上において、１つの櫛形状のｎ型用配線１３と１つの櫛形状のｐ型用配線１４との組み合わせである配線体１５が配線基材１１の表面の縦方向に５つ並べられて配線体列１６が形成されている。ここで、配線体列１６を構成する各配線体１５は、配線基材１１の表面の縦方向に隣接して配置されている他の配線体１５と電気的に接続されている。

この配線シート１０ｃには、配線体列１６の下隅部の左右両側に横方向に突出させてプラス側の出力端子部１７ａが接続され、配線体列１６の上隅部の左右両側に横方向に突出させてマイナス側の出力端子部１７ｂが接続されている。

そして、本実施形態２では、図７及び図８に示すように、この太陽電池ブロック３１ｃを、水平方向に（すなわち、紙面に沿って）１８０度回転させながら横方向に３つ配置している。すなわち、図８に示すように、隣接する太陽電池ブロック３１ｃのプラス側の出力端子部１７ａとマイナス側の出力端子部１７ｂとが上下反対の位置となるように１８０度回転させている。そして、この状態において、左側の太陽電池ブロック３１ｃの配線シート１０ｃの右上隅部のマイナス側の出力端子部（マイナス端子部）１７ｂと中央部の太陽電池ブロック３１ｃの配線シート１０ｃの左上隅部のプラス側の出力端子部（プラス端子部）１７ａとが電気的に接続され、中央部の太陽電池ブロック３１ｃの配線シート１０ｃの右下隅部のマイナス端子部１７ｂと右側の太陽電池ブロック３１ｃの配線シート１０ｃの左下隅部のプラス端子部１７ａとが電気的に接続されている。

この場合、左側の太陽電池ブロック３１ｃの配線シート１０ｃの左上隅部のマイナス端子部１７ｂ、及び、右下隅部のプラス端子部１７ａは不要であるため、切断するか、または配線シート１０ｃの裏面側に全体を折り曲げておく。

同様に、中央の太陽電池ブロック３１ｃの配線シート１０ｃの右上隅部のプラス端子部１７ａ、及び、左下隅部のマイナス端子部１７ｂは不要であるため、切断するか、または配線シート１０ｃの裏面側に全体を折り曲げておく。

同様に、右側の太陽電池ブロック３１ｃの配線シート１０ｃの左上隅部のマイナス端子部１７ｂ、及び、右下隅部のプラス端子部１７ａは不要であるため、切断するか、または配線シート１０ｃの裏面側に全体を折り曲げておく。

すなわち、太陽電池モジュール１Ｂ全体としては、図７に示すように、左側の太陽電池ブロック３１ｃの左下隅部に外部接続用のプラス出力端子１７ａが配置され、右側の太陽電池ブロック３１ｃの右上隅部に外部接続用のマイナス端子部１７ｂが配置された構成となっている。

ここで、配線基材１１の材質や厚み等は上記実施形態１と同じである。また、ｎ型用配線１３及びｐ型用配線１４の材質や厚み等も上記実施形態１と同じである。

また、太陽電池素子２０の構成も、図４（ａ），（ｂ）に示した実施形態１のものと同じである。

また、上記構成の太陽電池ブロック３１ｃ（素子実装基板）を用いて図７に示す太陽電池モジュール１Ｂを製造する方法については、不要なプラス端子部１７ａ及びマイナス端子部１７ｂを事前に切断し、または配線シート１０ｃの裏面側に折り曲げておくことを除けば、図６（ａ）〜（ｄ）に示す上記実施形態１の製造方法と同じであるので、ここでは製造方法の説明を省略する。

本実施形態２に係る太陽電池モジュール１Ｂによれば、配線シート１０ｃが１種類のみでよく、従って太陽電池ブロック３１ｃも１種類のみでよいため、太陽電池モジュール１Ｂの部品点数、及び製造コストを削減することができる。

＜太陽電池モジュールの応用例＞
図１０は、本発明の太陽電池モジュールの応用例を示す平面図である。ただし、ここでは上記実施形態１の太陽電池モジュール１Ａを用いて応用例の説明を行うが、上記実施形態２の太陽電池モジュール１Ｂについても同様である。

この応用例では、各太陽電池素子２０の周囲の領域を非透明部材７１によって被覆（被覆箇所に斜線を付している。）した構成としている。このように、各太陽電池素子２０の周囲の領域に非透明部材７１を設けることで、太陽電池モジュールを表面側から見たとき、接続端子部１７ａｂが表面側から視認しにくくなり、品位が向上する。

非透明部材７１として、暗色系（例えば黒色等）の材料を用いた場合には、太陽電池モジュール１Ａを表面シート５１側から見たとき、太陽電池素子２０を除く全面を、一つの色（例えば、暗色系の黒色等）に統一することができる。なお、非透明部材７１を設ける面は、表面シート５１の表面側または裏面側のどちらでもよい。

非透明部材７１の材質としては、ポリエステル樹脂・メラミン樹脂系や、アクリル樹脂・メラミン樹脂系などの樹脂材料（塗料）を使用することができるが、これらの樹脂材料に特に限定されるものではない。

非透明部材７１として上記のような樹脂材料（塗料）を用いる場合には、太陽電池モジュール１Ａの表面シート５１の太陽電池素子２０の領域を除く全面に、非透明部材７１を均一に塗布すればよい。これにより、太陽電池素子２０の領域を除く表面シート５１の全面に非透明部材７１が膜状に塗布される。

非透明部材７１を塗布する方法としては、例えば、ロールに一定量の塗料（非透明部材７１）を常時付着させた状態を維持しつつ、太陽電池素子２０の領域をマスクした状態で、ローラを表面シート５１上に一方向から一定速度で転写していく、いわゆるロール塗装によって実施することができる。ロール塗装の場合、塗料の塗布厚みは、一般的に数十μｍ程度の精度であるが、塗布厚みについては特に制限されるものではない。また、非透明部材７１を塗布する方法は、このようなロール塗装に限定されるものではなく、その他の従来周知の方法を採用することが可能である。

一方、非透明部材７１は、各太陽電池素子２０の周囲の領域が非透明インクによって印刷された透明な絶縁性フィルムによって形成され、この絶縁性フィルムを表面シート５１に張り付けることで各太陽電池素子２０の周囲の領域を非透明インクで被覆する構成としてもよい。このような構成とすれば、非透明インクが印刷された絶縁性フィルムを表面シートに貼り合わせるだけで、表面シート側において、各太陽電池素子の周囲の領域を透過する光を遮断することができ、出力端子部を表面側から視認しにくくすることができる。

非透明部材７１及び絶縁性フィルムの材質としては、ポリエステル樹脂・メラミン樹脂系や、アクリル樹脂・メラミン樹脂系などの樹脂材料を使用することができるが、これらの樹脂材料に特に限定されるものではない。

なお、本発明における裏面電極型太陽電池素子の概念には、上述した半導体基板２１の一方の表面側（裏面側）のみにｎ型用電極２４及びｐ型用電極２５の双方が形成された構成のものだけでなく、ＭＷＴ（Metal Wrap Through）素子（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素子）などのいわゆるバックコンタクト型太陽電池素子（太陽電池素子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素子）のすべてが含まれる。

また、今回開示した実施形態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。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態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及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

１Ａ，１Ｂ 太陽電池モジュール
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 配線シート
１１ 配線基材
１２ 配線材（配線パターン）
１３ ｎ型用配線
１４ ｐ型用配線
１５ 配線体
１６ 配線体列
１７ａ，１７ｂ 出力端子部（プラス端子部，マイナス端子部）
１７ａｂ 接続端子部
２０ 太陽電池素子（裏面電極型太陽電池素子）
２１ 半導体基板
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
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 太陽電池ブロック（素子実装基板）
３２ 素子実装基板
４１ 充填シート（充填部材）
５１ 表面シート（表面部材）
６１ 裏面シート（裏面部材）
７１ 非透明部材

Claims (6)

1. １または複数個の太陽電池素子が配線基材上に実装されるとともに前記配線基材に形成された出力端子部が前記配線基材から外部に突出して設けられている素子実装基板と、隣接配置された前記素子実装基板の対向する前記出力端子部同士を接続した素子実装基板ユニットの表面側に積層配置された充填部材及び表面部材と、前記素子実装基板の裏面側に積層配置された充填部材及び裏面部材とを備えた太陽電池モジュールであって、
   接続された前記出力端子部は、前記素子実装基板の裏面側に全体が折り曲げられており、折り曲げられた前記出力端子部と前記素子実装基板の裏面との間に小片部材が配置されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記小片部材は、前記充填部材と同じ材料であることを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記太陽電池素子は、方形状に形成されたコーナー部がテーパ状に切り欠かれており、前記出力端子部は、方形状に形成された前記素子実装基板の前記太陽電池素子がテーパ状に切り欠かれた切欠き部に設けられ、かつ、折り曲げられた前記出力端子部は、前記素子実装基板の前記切欠き部に位置していることを特徴とする太陽電池モジュール。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記各太陽電池素子の周囲の領域が非透明部材によって被覆されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 請求項４に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記非透明部材は、前記各太陽電池素子の周囲の領域が非透明インクによって印刷されたフィルムによって形成され、前記フィルムを前記表面部材に張り付けることで前記各太陽電池素子の周囲の領域が前記非透明インクで被覆されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
6. １または複数個の太陽電池素子が配線基材上に実装されるとともに前記配線基材に形成された出力端子部が前記配線基材から外部に突出して設けられている素子実装基板と、隣接配置された前記素子実装基板の対向する前記出力端子部同士を接続した素子実装基板ユニットと、前記素子実装基板ユニットの表面側に積層配置された充填部材及び表面部材と、前記素子実装基板の裏面側に積層配置された充填部材及び裏面部材とを備えた太陽電池モジュールの製造方法であって、
   出力端子部を太陽電池素子の裏面方向に垂直に折り曲げる工程と、
   隣接配置した太陽電池素子の対向する出力端子部同士を接続して素子実装基板ユニットを作製する工程と、
   接続された出力端子部を素子実装基板の裏面側に折り曲げる工程と、
   折り曲げられた出力端子部と素子実装基板の裏面との間に小片部材を配置する工程と、
   前記素子実装基板ユニットの表面側に充填部材と表面部材とを配置し、前記素子実装基板ユニットの裏面側に充填部材と裏面部材とを配置して全体をラミネート処理する工程と、を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

Images