JP2013033848A - 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】 太陽電池セル6の太陽光受光側のバスバー電極12上に、導電性樹脂22を介して、着色剤層20aによって着色されたタブ線20が接着される。タブ線20の着色(着色剤層20aの形成)は、着色剤(インク)を塗布して行う方法、または、着色剤で着色されたテープ(着色テープ)を貼着する方法により行われる。
【選択図】 図7
Description
太陽電池セルは、その表面側に、多数の細線状のフィンガー電極と、これらのフィンガー電極と直交するように設けられた少なくとも1本(通常2本もしくは3本)のバスバー電極とを有している。そして、隣合う太陽電池セルのうち、一方の太陽電池セルのバスバー電極と、他方の太陽電池セルの裏面側の電極とをタブ線により接続している。
さらに、製造時に、太陽電池セルの表面やバスバー電極の表面との色が似ているため、タブ線のバスバー電極上への配置ずれを検出しにくく、タブ線がバスバー電極からはみ出して受光面積の減少、電気接続抵抗の増大を生じ、ひいては発電効率を低下させてしまうこともあった。
しかしながら、着色したタブ線をバスバー電極にハンダ付けする際に、タブ線は高温(200〜300℃程度)となって着色剤が熱分解してしまう。また、ハンダ付けした後にタブ線を着色する場合、ハンダ表面に凹凸を生じ、これに伴ってタブ線表面も凹凸を生じるため、着色剤での着色が難しく、着色できた場合でも色ムラが生じ、綺麗に着色することができないことが判明した。
そして、タブ線表面を上記のように安定して着色することによって、以下のような様々な効果が得られる。
タブ線の色によって、製造地域別、生産年月日別、メーカー別等を区別することが可能となり、メンテナンス等の際に有効利用することができる。
図1は本発明の一実施形態として示す太陽電池モジュールの平面図、図2は図1のA−A断面図である。
PVパネル3は、白板強化ガラス等の透明な表面側カバー4と、樹脂フィルムからなる耐候性の裏面側カバー5と、表面側カバー4と裏面側カバー5との間にマトリクス状に配置されて電気的には直列に接続される複数の太陽電池セル6と、表面側カバー4と裏面側カバー5との間に充填されて該カバー4、5と太陽電池セル6とをパネル化する充填接着剤7と、を含んで構成される。
これらの樹脂で構成されるフィルムは、その充填接着剤との接着強度を確保するために、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガスもしくは窒素ガスを用いたプラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品等を用いて処理する酸化処理等を施すこともできる。
一例として、一般的な結晶系シリコンの太陽電池セル6は、p型結晶系シリコン基板の光入射面(発電する際に光が入射する側の表面)にn型拡散層(n型シリコン層)を形成する。より詳しくは、下記のテクスチャ工程、pn接合工程、反射膜形成工程、表裏面集電極形成工程を経て製造する。
表裏面集電極形成工程では、後述のように、太陽電池セル6の表面にフィンガー電極及びバスバー電極を形成し、裏面に裏面電極を形成する。
上記の充填接着剤7の厚さとしては、100〜1000μm位、好ましくは、300〜500μm位が望ましい。
図3は太陽電池セルの平面図、図4は太陽電池セルの正面図である。
太陽電池セル6は、表面側が受光面10をなし、その上に、複数のフィンガー電極11が設けられる。フィンガー電極11は、光の入射をできるだけ妨げないように細く形成されて、それぞれ所定の一方向に延在し、延在方向と直交する方向に所定の間隔で並設されている。
集電極の材料としては、電気的導通を得ることができる公知の材質のものが挙げられ、例えば、Ag、Ni、Cu、Sn、Au、V、Al、Ptなどの金属、あるいはこれらの金属のうち2種以上の金属の合金、混合物などが適用できる。また、これらの金属を複数積層したものでもよい。また、カーボン材料や透明導電材料(ITO)単独もしくはこれらの材料と上記金属の複合体等でもよい。但し、太陽電池で発電した電流を流すときに抵抗とならないことが必要である(5〜10Ωcm−1程度)。
図5は太陽電池セル間の接続状態を示す平面図、図6は太陽電池セル間の接続状態を示す正面図である。
かかる導電性樹脂としては、セル表面の集電極との接着性、導電性、更には、信頼性を維持するため耐湿性や耐熱性に優れていることが要求される。
太陽電池セル6の表面側のバスバー電極12上に、導電性樹脂22を介してタブ線20が接着される。
上記タブ線20の着色(着色剤層20aの形成)は、着色剤(インク)を塗布して行う方法、または、着色剤で着色されたテープ(着色テープ)を貼着する方法により行われる。
銅線等で形成されるタブ線20の露出表面が金属色以外の色に着色されて光の反射を防止できるので、屋根に設置されたときの見た目が改善される。また、顧客の好みに応じた色に合わせることができ、色の選択幅が広がる。
タブ線20の色によって、製造地域別、生産年月日別、メーカー別等を区別することが可能となり、メンテナンス等の際に有効利用することができる。
図8及び図9は、タブ線20の一部を着色する態様を示し、これらの態様では、着色剤の消費コストを低減できる。
この態様の上記の基本的な効果以外の効果を説明する(以下の態様も同様)。安価な非導電性着色剤(非導電性インク)を塗布し、または非導電性着色剤で着色されたテープ(非導電性着色テープ)を貼着して、タブ線20の必要箇所のみを着色すればよいため、着色剤の消費コストを最も低減できる。
図9は、タブ線20の、太陽電池セル1の表面電極及び裏面電極をそれぞれ覆う部分の外側表面、つまり表裏両面を交互に着色したものである。
太陽電池セル:125mm×125mm、厚さ300μmの受光面上に、バスバー電極(材質:銀ガラスペースト、1.5mm×125mm)が形成されたもの。
ガラス基板(表面側カバー): 30mm×30mm、厚さ3.2mm
タブ線:幅1.2mm×厚さ0.15mmのCu線の両面にSn−Ag−Cu鉛フリーハンダを20μm厚にディップメッキしたものに、着色剤で着色したタブ線
導電性樹脂テープ: エポキシ樹脂にCu粒子を分散したテープ
封止用樹脂シート(裏面側カバー): 30mm×30mm×0.5mmのエチレン−酢酸ビニル共重合体シート
裏面保護シート:ポリエチレンテレフタレートフィルム(200μm厚)
A.インク(導電性インクを含む)を塗布して着色する場合
A1.タブ線をアルカリ脱脂剤で洗浄後、水洗した。
A2.リン酸化成処理液をタブ線に、40℃で2分スプレーし、化成処理を行った。
A3.粉体プライマを静電塗装後、加熱硬化しプライマ塗膜を形成した。
A4.塗膜上にインクをスプレーし加熱硬化した。
A1.の後、塗工面だけに孔が開いているパターンマスクをタブ線20上に置いた。
マスク上から、必要な部分のみに前処理&塗布されるように、A2.〜A4.の工程を行った。
B1.タブ線20をアルカリ脱脂剤で洗浄後、水洗した。
B2.着色テープをタブ線上に貼着した。
導電性樹脂テープを、バスバー電極の長さに合わせてカットした。
カットした導電性樹脂テープを、バスバー電極表面を覆って配置した。
タブ線を太陽電池セルのバスバー電極上(導電性樹脂上)に重ね置いて、軽く圧着した。導電性樹脂上に配置されたタブ線の上から太陽電池セルの方向へ圧力をかけながら、当該太陽電池セルを加熱した。この際、裏面側についても表面と同じ位置に配置されたバスバー電極上に表面と同様に導電性樹脂およびタブ線をセットし、表面と同じ圧力かつ対向する方向から圧力を付与した。太陽電池セルの表面・裏面同時に加熱圧着することにより、セル面に対して上下方向から同じ圧力が付与されることになるので、一方向に圧力が付与されることはない。そのため、セルが一方向に歪曲し割れることはない。
具体的な加熱圧着法として、160℃に加熱された加熱圧着ヘッドを上下に有する構造で、且つセル面に対して垂直方向に上下から一定の圧力を加えることのできる装置に太陽電池セルをセットした。圧力4MPaで太陽電池セルを挟み、導電性樹脂の硬化に必要な時間、例えば、60秒の加熱を行った。
1.5mm幅のバスバー電極上に、バスバー電極からはみ出さないようにハンダを塗布しその上から1.2mmの色付きタブ線を置き250℃に加熱してハンダを溶融させ、タブ線とバスバー電極を接合し隣接するセルを接続した。
比較例では、タブ線をハンダ付けする際に高温(200〜300℃程度)に加熱された着色剤(インク)が熱分解を生じ、タブ線表面に金属が露出してしまい、着色状態を維持できないことが確認された。
また、以上の実施形態では、予め着色したタブ線をバスバー電極に接続する構成のものを示した。この構成により、太陽電池モジュールの製造効率を高めることができる。また、特に、着色剤(インク)を塗布する場合は、上記したような着色方法A1〜A4を用いて、より長期的に安定した着色状態を維持することができる。
6…太陽電池セル
10…受光面
12…バスバー電極
13…裏面電極
20…タブ線
20a…着色剤層
22…導電性樹脂
Claims (9)
- 太陽電池セルの太陽光受光面に形成されたバスバー電極と、複数の太陽電池セル相互を接続するタブ線とが導電性樹脂を介して接続されていると共に、前記タブ線の少なくとも前記バスバー電極を覆う部分の外側表面が、着色剤層で着色されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
- 前記着色剤層は、導電性を有していることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 前記着色剤層は、前記タブ線の表面に着色剤を塗布して形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記着色剤層は、着色剤で着色されたテープをタブ線の表面に貼着して形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池モジュール。
- 隣合う太陽電池セルのうち、一方の太陽電池セルの前記バスバー電極と他方の太陽電池セルの裏面側の電極とがタブ線を介して接続され、
前記着色剤層は、前記タブ線の前記バスバー電極を覆う部分の外側表面のみに形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の太陽電池モジュール。 - 隣合う太陽電池セルのうち、一方の太陽電池セルの前記バスバー電極と他方の太陽電池セルの裏面側の電極とがタブ線を介して接続され、
前記着色剤層は、前記タブ線の前記バスバー電極を覆う部分の外側表面と、前記裏面側の電極を覆う部分の外側表面とに交互に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の太陽電池モジュール。 - 隣合う太陽電池セルのうち、一方の太陽電池セルの前記バスバー電極と他方の太陽電池セルの裏面側の電極とがタブ線を介して接続され、
前記着色剤層は、前記タブ線の表裏両面に連続して形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の太陽電池モジュール。 - 太陽電池セルの太陽光受光面に形成されたバスバー電極上に、少なくとも前記バスバー電極を覆う部分の外側表面が着色剤層で着色されたタブ線を、導電性樹脂を介して接続することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
- 太陽電池セルの太陽光受光面に形成されたバスバー電極上に、導電性樹脂を介してタブ線を接続し、次いで、前記タブ線の少なくとも前記バスバー電極を覆う部分の外側表面を着色剤で着色す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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