JP2013048201A - 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受光面積の増大によって更なる変換効率の向上を図る。
【解決手段】少なくとも受光面に表面電極が設けられた複数の太陽電池セル２と、一の太陽電池セルと、一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルとを電気的に接続するタブ線３と、太陽電池セル２の電極１２とタブ線３とを接続する導電性接着剤１７とを有し、タブ線３は、太陽電池セル２の受光面に接続される領域に第１の開口部１５が設けられ、導電性接着剤１７は、第１の開口部１５に対応する第２の開口部１８が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の太陽電池セルの電極がタブ線によって接続されてなる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池モジュールでは、複数の隣接する太陽電池セルが、インターコネクタとして半田コートされたリボン状銅箔等からなるタブ線により接続されている。タブ線は、その一端側を一の太陽電池セルの表面電極に接続され、他端側を隣接する太陽電池セルの裏面電極に接続することにより、各太陽電池セルを直列に接続する。

具体的に、太陽電池セルとタブ線との接続は、太陽電池セルの受光面に銀ペーストのスクリーン印刷により形成されたバスバー電極及び太陽電池セルの裏面接続部に形成されたＡｇ電極と、タブ線とが半田処理により接続されている（特許文献１）。なお、太陽電池セル裏面の接続部以外の領域はＡｌ電極やＡｇ電極が形成されている。

しかし、半田付けでは約２６０℃と高温による接続処理が行われるため、太陽電池セルの反りや、タブ線と表面電極及び裏面電極との接続部に生じる内部応力、さらにフラックスの残渣等により、太陽電池セルの表面電極及び裏面電極とタブ線との間の接続信頼性が低下することが懸念される。

そこで、従来、太陽電池セルの表面電極及び裏面電極とタブ線との接続に、比較的低い温度での熱圧着処理による接続が可能な導電性接着フィルムが使用されている（特許文献２）。このような導電性接着フィルムとしては、平均粒径が数μｍオーダーの球状または鱗片状の導電性粒子を熱硬化型バインダー樹脂組成物に分散してフィルム化したものが使用されている。

導電性接着フィルムは、表面電極及び裏面電極とタブ線との間に介在された後、タブ線の上から熱加圧されることにより、バインダー樹脂が流動性を示して電極、タブ線間より流出されるとともに、導電性粒子が電極とタブ線間の導通を図り、この状態でバインダー樹脂が熱硬化する。これにより、タブ線によって複数の太陽電池セルが直列接続されたストリングスが形成される。

導電性接着フィルムを用いてタブ線と表面電極及び裏面電極とが接続された複数の太陽電池セルは、ガラス、透光性プラスチックなどの透光性を有する表面保護材と、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）等のフィルムからなる背面保護材との間に、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）等の透光性を有する封止材により封止される。

特開２００４−３５６３４９号公報 特開２００８−１３５６５４号公報

ところで、太陽電池は、クリーンでかつ潜在的エネルギー量などの観点から、再生可能エネルギーとして最も期待されており、また、近年では光電変換素子の改良や周辺技術の改善等により変換効率が向上してきているが、本格的な普及拡大を図るためには、更なる変換効率の向上とコストダウンが課題となっている。

そこで、本発明は、受光面積の増大によって更なる変換効率の向上を図ることができる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、少なくとも受光面に表面電極が設けられた複数の太陽電池セルと、一の上記太陽電池セルと、上記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルとを電気的に接続するタブ線と、上記太陽電池セルの電極と上記タブ線とを接続する導電性接着剤とを有し、上記タブ線には、上記太陽電池セルの受光面に接続される領域に第１の開口部が設けられ、上記導電性接着剤には、上記第１の開口部に対応する第２の開口部が設けられているものである。

また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、少なくとも受光面側に表面電極が設けられた複数の太陽電池セルの各電極に、導電性接着剤を介して、一の上記太陽電池セルと上記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルとを電気的に接続するタブ線を貼り合わせる太陽電池モジュールの製造方法において、上記タブ線には、上記太陽電池セルの受光面に接続される領域に第１の開口部が設けられ、上記導電性接着剤には、上記第１の開口部と対応する第２の開口部が設けられ、上記タブ線及び上記導電性接着剤は、上記第１の開口部と上記第２の開口部とを位置合わせされ、上記電極上に配置されるものである。

本発明は、表面電極が設けられた受光面に設けられるタブ線に第１の開口部が設けられ、タブ線を受光面に接続する導電性接着剤に第１の開口部に対応する第２の開口部が設けられている。したがって、本発明によれば、第１、第２の開口部を介して受光面が露出し、受光面積を増大させることができ、これにより変換効率の向上を図ることができる。

本発明を適用した太陽電池モジュールの構成を示す分解斜視図である。 太陽電池セルのストリングスを示す断面図である。 太陽電池セルの底面図である。 本発明を適用したタブ線及び導電性接着フィルムを示す斜視図である。 導電性接着フィルムを示す断面図である。 剥離基材が貼着されロール状に巻回された導電性接着フィルムを示す断面図である。 予め導電性接着フィルムが積層されたタブ線を示す斜視図である。 タブ線の直上にタブ線と同寸法の波長変換フィルムを設ける太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。 太陽電池マトリクスと同寸法の波長変換フィルムを封止樹脂のシートと太陽電池セルとの間に配置する太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。 太陽電池マトリクスと同寸法の波長変換フィルムを表面カバーと封止樹脂のシートとの間に配置する太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。 太陽電池マトリクスと同寸法の波長変換フィルムを封止樹脂のシートとバックシートとの間に配置する太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。 太陽電池マトリクスと同寸法の波長変換フィルムを太陽電池セルの裏面と封止樹脂のシートとの間に配置する太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。 凹凸部が形成されたタブ線が接続される太陽電池セルを示す斜視図である。 凹凸部が形成されたタブ線が接続される太陽電池モジュールを示す断面図である。 凹凸部が形成されたタブ線が接続される太陽電池モジュールを示す断面図である。

以下、本発明が適用された太陽電池及び太陽電池モジュールの製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［太陽電池モジュール］
本発明が適用された太陽電池モジュール１は、図１〜図３に示すように、複数の太陽電池セル２がインターコネクタとなるタブ線３によって直列に接続されたストリングス４を有し、このストリングス４を複数配列したマトリクス５を備える。そして、太陽電池モジュール１は、このマトリクス５が封止接着剤のシート６で挟まれ、受光面側に設けられた表面カバー７及び裏面側に設けられたバックシート８とともに一括してラミネートされ、最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム９が取り付けられることにより形成される。

封止接着剤としては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）等の透光性封止材が用いられる。また、表面カバー７としては、例えば、ガラスや透光性プラスチック等の透光性の材料が用いられる。また、バックシート８としては、ガラスや、アルミニウム箔を樹脂フィルムで挟持した積層体等が用いられる。

太陽電池モジュールの各太陽電池セル２は、光電変換素子１０を有する。以下では、光電変換素子１０として、単結晶シリコン型光電変換素子や多結晶シリコン型光電変換素子を用いる結晶シリコン系太陽電池を例に説明するが、本発明は、薄膜系太陽電池、有機系、量子ドット型など、各種光電変換素子を用いることができる。

また、光電変換素子１０は、受光面側に内部で発生した電気を集電する表面電極となるフィンガー電極１２が設けられている。フィンガー電極１２は、太陽電池セル２の受光面となる表面に、例えばＡｇペーストがスクリーン印刷等により塗布された後、焼成されることにより形成される。また、フィンガー電極１２は、受光面の全面に亘って、例えば約５０〜２００μｍ程度の幅を有するラインが、所定間隔、例えば２ｍｍおきに、ほぼ平行に複数形成されている。

太陽電池セル２は、各フィンガー電極１２と略直交することによりフィンガー電極１２の電気を集電するバスバー電極が設けられていない、いわゆるバスバーレス構造とされている。したがって、太陽電池セル２は、後述するタブ線３が導電性接着フィルム１７を介して直接フィンガー電極１２と接続される。なお、本発明は、バスバー電極が形成された太陽電池セルを用いることもできる。

また、光電変換素子１０は、受光面と反対の裏面側に、アルミニウムや銀からなる裏面電極１３が設けられている。裏面電極１３は、図２及び図３に示すように、例えばアルミニウムや銀からなる電極が、スクリーン印刷やスパッタ等により太陽電池セル２の裏面に形成される。裏面電極１３は、後述する導電性接着フィルム１７を介してタブ線３が接続されるタブ線接続部１４を有する。

そして、太陽電池セル２は、タブ線３によって、表面に形成された各フィンガー電極１２と、隣接する太陽電池セル２の裏面電極１３とが電気的に接続され、これにより直列に接続されたストリングス４を構成する。タブ線３とフィンガー電極１２及び裏面電極１３とは、後述する導電性接着フィルム１７によって接続される。

［タブ線］
タブ線３は、図２に示すように、隣接する太陽電池セル２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの各間を電気的に接続する長尺状の導電性基材である。タブ線３は、例えば厚さ５０〜３００μｍに圧延された銅箔やアルミ箔をスリットし、あるいは銅やアルミなどの細い金属ワイヤーを平板状に圧延することにより、導電性接着フィルム１７とほぼ同じ幅の１〜３ｍｍ幅の平角の銅線を得る。そして、タブ線３は、この平角銅線に、必要に応じて金メッキ、銀メッキ、スズメッキ、ハンダメッキ等を施すことにより形成される。

タブ線３は、一面３ａを太陽電池セル２のフィンガー電極１２が設けられた表面への接着面とされ、他面３ｂを太陽電池セル２の裏面電極１３が設けられた裏面への接着面とされている。また、タブ線３は、長手方向の一端側を太陽電池セル２の表面に接続される表面接続部３ｃとされ、長手方向の他端側を太陽電池セル２の裏面に接続される裏面接続部３ｄとされている。

本発明に係るタブ線３は、図４に示すように、太陽電池セル２の受光面となる表面に接続される表面接続部３ｃに、第１の開口部１５が形成されている。第１の開口部１５は、例えば矩形状に形成され、表面接続部３ｃに長手方向に亘って一又は複数形成されている。この第１の開口部１５は、後述する導電性接着フィルム１７に形成されている第２の開口部１８と連続することにより太陽電池セル２の受光面を外方に露出させるものであり、これによりタブ線３及び導電性接着フィルム１７によるシャドーロスを減少させ、受光面積の増大によって更なる変換効率の向上を図るものである。

第１の開口部１５は、長尺状に形成されたタブ線３の所定箇所を打ち抜くことにより形成される。あるいは、第１の開口部１５は、穴開けポンチ等により形成される。

第１の開口部１５は、タブ線３の表面接続部３ｃに占める面積率を、５〜８０％、好ましくは１０〜３０％とされている。第１の開口部１５の面積率は、タブ線３の太陽電池セルの表面への接続強度及び抵抗値と受光面積の増大による変換効率の向上とを考慮して設定される。第１の開口部１５の面積率が５％より小さいと受光面積の増加による変換効率の向上効果がなく、面積率が８０％より大きいとタブ線３の接続強度が維持できなかったり、タブ線３の抵抗値が増大し、かえって変換効率の向上を阻害する。

なお、第１の開口部１５の形状や個数は、面積率や、変換効率の向上と接続強度とのバランスを考慮して、適宜設定することができる。また、第１の開口部１５は、タブ線３の内側に形成される他、タブ線３の側面から内側に向かう切欠き部として形成してもよく、また、開口部と切欠き部とを混在させてもよい。

［導電性接着剤］
次いで、タブ線３を太陽電池セル２の表面及び裏面に接続する導電性接着剤となる導電性接着フィルム１７について説明する。導電性接着フィルム１７は、図５に示すように、導電性粒子２３が高密度に含有された熱硬化性のバインダー樹脂層である。

タブ線３を太陽電池セルの表面に接続させる導電性接着フィルム１７は、図４に示すように、上述したタブ線３の第１の開口部１５に対応して第２の開口部１８が形成されている。第２の開口部１８は、第１の開口部１５と同形の開口であり、導電性接着フィルム１７を介してタブ線３が太陽電池セルの表面に接続されると、第１の開口部１５と連続され、太陽電池セルの受光面となる表面を外方に露出させる。なお、第２の開口部１８は、第１の開口部１５に応じて形成されるものであり、上述した第１の開口部１５と同形、同所に形成され、また導電性接着フィルム１７における面積率も、第１の開口部１５と同一とされている。

かかる導電性接着フィルム１７は、押し込み性の観点から、バインダー樹脂の最低溶融粘度が、１００〜１０００００Ｐａ・ｓであることが好ましい。導電性接着フィルム１７は、最低溶融粘度が低すぎると低圧着から本硬化の過程で樹脂が流動してしまい接続不良やセル受光面へのはみ出しが生じやすく、受光率低下の原因ともなる。また、最低溶融粘度が高すぎてもフィルム貼着時に不良を発生しやすく、接続信頼性に悪影響が出る場合もある。なお、最低溶融粘度については、サンプルを所定量回転式粘度計に装填し、所定の昇温速度で上昇させながら測定することができる。

導電性接着フィルム１７に用いられる導電性粒子２３としては、特に制限されず、例えば、ニッケル、金、銀、銅などの金属粒子、樹脂粒子に金めっきなどを施したもの、樹脂粒子に金めっきを施した粒子の最外層に絶縁被覆を施したものなどを挙げることができる。なお、導電性粒子２３の平均粒子径は１〜５０μｍの範囲で使用が可能であり、１０〜３０μｍの範囲を好ましく使用することができる。

また、導電性接着フィルム１７は、常温付近での粘度が１０〜１００００ｋＰａ・ｓであることが好ましく、さらに好ましくは、１０〜５０００ｋＰａ・ｓである。導電性接着フィルム１７の粘度が１０〜１００００ｋＰａ・ｓの範囲であることにより、導電性接着フィルム１７をタブ線３の一面３ａあるいは他面３ｂに設け、リール２１に巻装した場合において、いわゆるはみ出しによるブロッキングを防止することができ、また、所定のタック力を維持することができる。

導電性接着フィルム１７のバインダー樹脂層の組成は、上述のような特徴を害さない限り、特に制限されないが、より好ましくは、膜形成樹脂と、液状エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤と、シランカップリング剤とを含有する。

膜形成樹脂は、平均分子量が１００００以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、１００００〜８００００程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂等の種々の樹脂を使用することができ、その中でも膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が好適に用いられる。

液状エポキシ樹脂としては、常温で流動性を有していれば、特に制限はなく、市販のエポキシ樹脂が全て使用可能である。このようなエポキシ樹脂としては、具体的には、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂などを用いることができる。これらは単独でも、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、アクリル樹脂など他の有機樹脂と適宜組み合わせて使用してもよい。

潜在性硬化剤としては、加熱硬化型、ＵＶ硬化型などの各種硬化剤が使用できる。潜在性硬化剤は、通常では反応せず、何かしらのトリガーにより活性化し、反応を開始する。トリガーには、熱、光、加圧などがあり、用途により選択して用いることができる。なかでも、本願では、加熱硬化型の潜在性硬化剤が好適に用いられ、フィンガー電極１２や裏面電極１３に加熱押圧されることにより本硬化される。液状エポキシ樹脂を使用する場合は、イミダゾール類、アミン類、スルホニウム塩、オニウム塩などからなる潜在性硬化剤を使用することができる。

シランカップリング剤としては、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系などを用いることができる。これらの中でも、本実施の形態では、エポキシ系シランカップリング剤が好ましく用いられる。これにより、有機材料と無機材料の界面における接着性を向上させることができる。

また、その他の添加組成物として、無機フィラーを含有することが好ましい。無機フィラーを含有することにより、圧着時における樹脂層の流動性を調整し、粒子捕捉率を向上させることができる。無機フィラーとしては、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を用いることができ、無機フィラーの種類は特に限定されるものではない。

図６は、導電性接着フィルム１７の製品形態の一例を模式的に示す図である。この導電性接着フィルム１７は、剥離基材２４上にバインダー樹脂層が積層され、テープ状に成型されている。このテープ状の導電性接着フィルムは、リール２５に剥離基材２４が外周側となるように巻回積層される。剥離基材２４としては、特に制限はなく、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methlpentene−1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などを用いることができる。また、導電性接着フィルム１７は、バインダー樹脂層上に透明なカバーフィルムを有する構成としてもよい。

このとき、バインダー樹脂層上に貼付されるカバーフィルムとして上述したタブ線３を用いてもよい。導電性接着フィルム１７は、バインダー樹脂層がタブ線３の太陽電池セル２の表面への接着面となる一面３ａあるいは太陽電池セル２の裏面への接着面となる他面３ｂに積層される。このように、予めタブ線３と導電性接着フィルム１７とを積層一体化させておくことにより、実使用時においては、剥離基材２４を剥離し、導電性接着フィルム１７のバインダー樹脂層をフィンガー電極１２や裏面電極１３のタブ線接続部１４上に貼着することによりタブ線３と各電極１２，１３との接続が図られる。

上記では、フィルム形状を有する導電性接着フィルムについて説明したが、ペースト状であっても問題は無い。本願では、導電性粒子を含有するフィルム状の導電性接着フィルム１７またはペースト状の導電性接着ペーストを「導電性接着剤」と定義する。導電性接着ペーストを用いる場合にも、タブ線３は、予め太陽電池セル２の表面への接着面となる一面３ａにこの導電性接着ペーストを塗布しておき、この導電性接着剤を太陽電池セル２の各電極１２，１３上に貼着してもよい。

なお、導電性接着フィルム１７は、リール形状に限らず、太陽電池セル２の表面の接続領域や裏面電極１３のタブ線接続部１４の形状に応じた短冊形状であってもよい。

図６に示すように導電性接着フィルム１７が巻き取られたリール製品として提供される場合、導電性接着フィルム１７の粘度を１０〜１００００ｋＰａ・ｓの範囲とすることにより、導電性接着フィルム１７の変形を防止し、所定の寸法を維持することができる。また、導電性接着フィルム１７が短冊形状で２枚以上積層された場合も同様に、変形を防止し、所定の寸法を維持することができる。

上述した導電性接着フィルム１７は、導電性粒子２３と、膜形成樹脂と、液状エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤と、シランカップリング剤とを溶剤に溶解させる。溶剤としては、トルエン、酢酸エチルなど、又はこれらの混合溶剤を用いることができる。溶解させて得られた樹脂生成用溶液を剥離シート上に塗布し、溶剤を揮発させることにより、導電性接着フィルム１７を得る。

次いで、表面電極用の導電性接着フィルム１７は、タブ線３に形成された第１の開口部１５に応じて第２の開口部１８が形成される。第２の開口部１８は、長尺状に形成された導電性接着フィルム１７の所定箇所を打ち抜くことにより形成される。あるいは、第２の開口部１８は、穴開けポンチ等により形成される。

第２の開口部１８が形成されるとともに、表面電極用２本及び裏面電極用２本を所定の長さにカットされた導電性接着フィルム１７は、太陽電池セル２の表裏面の所定位置に仮貼りされる。このとき、導電性接着フィルム１７は、太陽電池セル２の表面にほぼ平行に複数形成されている各フィンガー電極１２と交叉するように仮貼りされ、また、裏面電極１３のタブ線接続部１４上に仮貼りされる。

次いで、同様に所定の長さにカットされたタブ線３が導電性接着フィルム１７上に重畳配置される。このとき、タブ線３は、太陽電池セルの表面に配置される表面接続部３ｃの第１の開口部１５が導電性接着フィルム１７に形成された第２の開口部１８と連続するように重畳配置される。これにより、太陽電池セル２は、第１、第２の開口部１５，１８が連続され、タブ線３の接続領域における受光面が、第１、第２の開口部１５，１８を介して外方に露出される。

その後、導電性接着フィルム１７は、タブ線３の上から加熱ボンダーによって所定の温度、圧力で熱加圧されることにより、タブ線３及び太陽電池セル２の表面及び裏面電極１３のタブ線接続部１４とが導電性粒子２３を介して接続される。特に、フィンガー電極１２とタブ線３との間では、バインダー樹脂がフィンガー電極１２及びタブ線３間より流出されるとともに導電性粒子２３がタブ線３とフィンガー電極１２との間で挟持され、この状態でバインダー樹脂が硬化する。これにより、導電性接着フィルム１７は、タブ線３を複数のフィンガー電極１２と交叉させながら太陽電池セル２上に接着させると共に、導電性粒子２３を介してフィンガー電極１２とタブ線３とを導通接続させることができる。

これにより複数の太陽電池セル２がタブ線３によって接続された太陽電池ストリングス４が形成される。ストリングス４が複数配列されたマトリクス５は、太陽電池セル２を封止するＥＶＡ等の透光性の封止接着剤のシート６が表裏面に積層され、受光面側に設けられた表面カバー７及び裏面側に設けられたバックシート８とともに一括してラミネートされ、最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム９が取り付けられ、太陽電池モジュール１が完成する。

このような太陽電池モジュール１によれば、フィンガー電極１２上を交叉して配置されている導電性接着フィルム１７及びタブ線３の第１の開口部１５と第２の開口部１８とが連続することにより、太陽電池セル２の受光面となる表面が外方に露出されている。したがって、太陽電池モジュール１は、受光面積が増大することによって変換効率の向上を図ることができる。

第１の開口部１５と第２の開口部１８とは、タブ線３の表面接続部３ｃに占める面積率を５〜８０％とすることにより、受光面積の増加による変換効率の向上を図りつつ、タブ線３の接続強度を維持することができる。後述するように、太陽電池モジュール１では、好ましくは、第１の開口部１５と第２の開口部１８との面積率を１０〜３０％とすることにより、変換効率の向上とタブ線３の接続強度の維持をより確実に図ることができる。

また、太陽電池モジュール１は、いわゆるバスバーレス構造の太陽電池セル２を用いることにより、バスバー電極と導電性接着フィルム１７やタブ線３との位置合わせが不要となり、製造工数や部品点数の削減を図り、また製造コストを削減することができる。

［他の実施例］
また、タブ線３は、太陽電池セル２の各電極１２，１３上に貼着される前に、図７に示すように、予め一面３ａに導電性接着フィルム１７が設けられ、あるいは導電性接着ペーストが塗布されることにより、各電極１２，１３上に導電性接着フィルム１７を仮貼りする工程及び第１の開口部１５と第２の開口部１８とを位置合わせしてタブ線３を配置する工程が不要となり、製造工数の削減を図ることができる。

すなわち、導電性接着フィルム１７を電極１２，１３上に仮貼りする工法では、先ず導電性接着フィルム１７を各電極１２，１３の長さに応じてカットし各電極１２，１３上に配置し、加熱ボンダーによってバインダー樹脂層が本硬化しないが流動性を示す程度に仮硬化させて仮貼りする。次いで、タブ線３を導電性接着フィルム１７上に、第１の開口部１５と第２の開口部１８とを位置合わせして配置し、加熱ボンダーによってバインダー樹脂層が本硬化する所定の温度、圧力、時間で加熱押圧する。

一方、予め導電性接着フィルム１７をタブ線３の一面３ａに積層させておく工法によれば、導電性接着フィルム１７が設けられたタブ線３を各電極１２，１３上に配置し、加熱ボンダーで加熱押圧するだけでよく、タブ線３の接続工程における工数を削減することができる。このとき、導電性接着フィルム１７とタブ線３とは、予め第１の開口部１５と第２の開口部１８とが連続されて積層されているため、第１の開口部１５と第２の開口部１８との位置合わせを行う工程を省くことができる。

また、導電性接着フィルム１７とタブ線３とは、積層後、第１の開口部１５と第２の開口部１８とを一括して打ち抜き形成することにより、効率よく第１の開口部１５と第２の開口部１８と形成し、連続させることができる。なお、導電性接着剤として、導電性接着ペーストを用いる場合には、導電性接着ペーストをタブ線３に塗布した後、第１の開口部１５と第２の開口部１８とを一括して打ち抜き形成することにより、連続する第１、第２の開口部１５，１８を効率よく形成することができる。

なお、導電性接着フィルム１７のタブ線３と積層しない外面に剥離処理層を形成することにより、リール２１に巻回されたタブ線３の巻装体は、重畳部分が接着することがなく、フィンガー電極１２や裏面電極１３にタブ線３を配置する際に、リール２１よりスムーズに送り出すことができる。

［一括ラミネート］
なお、太陽電池モジュール１は、上述したように太陽電池セル２の各電極１２，１３上に導電性接着フィルム１７及びタブ線３を配置した後、加熱ボンダーによってタブ線３上を熱加圧する工法の他、太陽電池セル２の表面及び裏面に導電性接着フィルム１７、タブ線３及び太陽電池セル２を封止するＥＶＡ等の透光性の封止接着剤のシート６を順次積層させ、減圧ラミネーターにより一括してラミネート処理を行うことにより、タブ線３を各電極１２，１３上に熱加圧してもよい。

［波長変換材］
また、太陽電池モジュール１は、図８〜図１０に示すように、太陽電池セル２の受光面側に、波長変換材３０を介在させてもよい。波長変換材３０は、４００ｎｍ未満の短波長域の光を吸収するとともに、４００ｎｍ以上の光電変換効率の高い長波長域の光を発光するものである。

波長変換材３０は、例えば、透光性合成樹脂に蛍光体物質が溶解あるいは分散されてフィルム状に成型されることにより、波長変換フィルムとして構成される。蛍光体物質は、入射光に対して波長変換を行うものであり、光電変換層における光電変換効率の低い短波長域の光を吸収して光電変換効率の高い長波長域に光を変換、発光させる。

波長変換フィルムは、表面カバー７を介して入射する太陽光及び拡散光の短波長域の光を表面で吸収するとともに、分光感度の高い長波長域の光に変換、再放出し、波長変換フィルムでその大部分を全反射させながらフィルム端面へ誘導し濃密化された状態で放出させる。よって波長変換フィルムの外周部は蛍光が集光され蛍光発色するが、非外周部は実質的に無色透明であり、光の入射を妨げない。よって、太陽電池モジュール１は、波長変換材３０による効果と、タブ線３の反射との相乗効果により、さらに変換効率を向上させることができる。

太陽電池モジュール１は、光電変換素子１０を単結晶シリコンや多結晶シリコンから構成した場合、多少の相違はあるものの、波長５００ｎｍ以下の光に対して吸収が小さくなり、波長４００ｎｍ以下の光に対しては、その吸収が非常に小さい。

したがって、このような光電変換素子１０を用いる場合、波長変換材３０の蛍光体物質としては、４００ｎｍ未満、より好ましくは３５０ｎｍ以下の短波長域の光を吸収するとともに、より長波長域の発光波長を有する材料を用いる。

このような蛍光体物質としては、無機蛍光体、ユーロピウム錯体、量子ドット、有機蛍光色素等を用いることができる。有機蛍光色素では、例えば、フルオレセイン、ローダミン、ピラミジン、ナフタルイミド、ペリレン等を用いることができるが、特にナフタルイミドやペリレンは耐候性及び熱安定性に優れ、また強い蛍光力と高い彩度を有し、しかも透光性合成樹脂との混和性が優れている。

蛍光体物質を分散する透光性合成樹脂は、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリスチレン・ポリエチレン・ポリブチレン・ポリスチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、ポリエチレン−ポリ酢酸ビニルランダム共重合体（ＥＶＡ）、ポリエチルメタアクリル、メタアクリル樹脂、ポリスチレン、アクリル樹脂等を使用することができる。

なお、上述したように、太陽電池セル２は、光電変換素子１０として、上述した単結晶シリコンを用いたもの、多結晶シリコンを用いたものの他、公知の光電変換層のいずれも適用することができる。太陽電池セル２は、光電変換素子１０によって固有のバンドギャップを有するために分光感度が異なっている。したがって、蛍光体物質として、発光スペクトルの波長域が、使用する太陽電池セル２の分光感度の波長域を包含しているものを選択する。

波長変換材３０の膜厚及び蛍光体物質の濃度は適宜調整すればよく、膜厚は１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。濃度は１×１０^−７ｗｔ％〜２０ｗｔ％であればよく、より好ましくは１×１０^−６ｗｔ％〜１０ｗｔ％である。

また、波長変換材３０は、太陽電池セル２の受光面側に配設されていればよい。例えば、図８に示すように、波長変換材３０は、タブ線３と同寸法に形成され、タブ線３の直上のみに積層させてもよい。また、波長変換材３０は、図９に示すように、太陽電池マトリクス５と同寸法に形成され、太陽電池セル２の受光面側と封止接着材のシート６との間に配置してもよい。さらに、波長変換材３０は、図１０に示すように、太陽電池マトリクス５と同寸法に形成され、封止接着材のシート６と表面カバー７との間に配置してもよい。

このうち、波長変換材３０は、図１０に示すように、太陽電池マトリクス５と同寸法に形成され、表面カバー７と封止接着剤のシート６との間に配設されることが好ましい。これは、波長変換材３０は、表面カバー７の下方に配設されることにより外部環境から保護され、また封止接着材のシート６よりも上方に配設されることにより、ＥＶＡ等のシート６によって短波長域の光が吸収される前に入射させ長波長域の光に変換することができ、より高い効果を発揮することができるためである。

また、波長変換材３０は、太陽電池セル２の受光面と反対側に配置してもよい。例えば、図１１に示すように、波長変換材３０は、太陽電池マトリクス５と同寸法に形成され、太陽電池セル２の受光面と反対側に設けられたバックシート８の直上、すなわちバックシート８と封止樹脂のシート６との間に配置してもよい。また、波長変換材３０は、図１２に示すように、太陽電池マトリクス５と同寸法に形成され、太陽電池セル２の受光面と反対側の面と封止樹脂のシート６との間に配置してもよい。

このように、波長変換材３０を太陽電池セル２の受光面と反対側に配置することにより、太陽電池モジュール１は、入射した光を、マトリクス５を構成する複数の太陽電池セル２の間を透過して波長変換材３０によって長波長域の光に波長変換させるとともにバックシート８によって反射させ、太陽電池セル２に入射させることができ、これによりさらなる変換効率の向上を図ることができる。

［凹凸部］
また、太陽電池モジュール１は、図１３に示すように、タブ線として、フィンガー電極１２と対峙する面と反対側の面に、長手方向に亘って連続する山部４０ａ及び谷部４０ｂが幅方向に交互に形成されてなる凹凸部４０が形成されているタブ線４１を用いてもよい。このようなタブ線４１を用いることによって、図１４に示すように、タブ線４１の表面における凹凸部４０に入射された入射光が凹凸部４０によって散乱され、その散乱光がガラス等の表面カバー７にて反射して受光面に入射する。これにより、太陽電池モジュール１は、さらに変換効率を向上させることができる。

タブ線４１は、図１３に示すように、フィンガー電極１２と対峙する面と反対側の面において長手方向に亘って連続する凸部４０ａ及び凹部４０ｂが幅方向に交互に複数設けられていることにより凹凸部４０が形成されている。凹凸部４０は、例えば、メッキ処理されたリボン状銅箔をプレス成形することにより形成されている。

また、このタブ線４１を用いた太陽電池モジュール１では、裏面側に設けられた裏面電極１３上に接続されたタブ線４１の他方の裏面接続部における凹凸部４０が、図１５に示すように導電性接着フィルム１７を介して太陽電池セル２の裏面電極１３と接続される。このとき、太陽電池モジュール１は、凹凸部４０の凸部４０ａが裏面電極１３と接触するとともに、導電性接着フィルム１７のバインダ樹脂が加熱によって流動して凹凸部４０の凹部４０ｂに入り込むことで、裏面電極１３と接続信頼性（接着強度）を高めることができる。

次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例では、以下に説明する実施例及び比較例に係る太陽電池セルの変換効率と、各太陽電池セルをモジュール化した当該太陽電池モジュールの変換効率を測定した。

各サンプルにおける太陽電池セルとして多結晶シリコンからなる光電変換素子を用いた。また、実施例２〜９に係る波長変換フィルムは、以下のように作成した。先ずスチレン・エチレン−ブチレン・スチレン（ＳＥＢＳ）をトルエンに溶解し、２５ｗｔ％溶液を調製し、蛍光物質ＬＵＭＯＧＥＮ Ｖｉｏｌｅｔの濃度が０．２ｗｔ％の溶液を用意した。これを３８μｍ厚の剥離ＰＥＴ上にバーコーターで塗布し、８０℃で５分乾燥した後、１２０℃で５分乾燥し、厚さ６０μｍの波長変換フィルムを得た。

実施例１は、バスバーレス構造の太陽電池セルを用いた。また、実施例１では、太陽電池セルの受光面に接続される表面接続部に開口部が設けられたタブ線を用いた。タブ線は、開口部の表面接続部に占める面積率は３０％であり、また太陽電池セルの表面に接続される面と反対側の面に凹凸部は設けられていない。タブ線を太陽電池セルに接続する導電性接着フィルムには、タブ線に形成された開口部に対応した開口部が設けられている。

そして太陽電池セル表裏面へ導電性接着フィルムを介してタブ線を配置し、２Ｍｐａ、１８０℃で熱加圧することにより接続し、この太陽電池セルの変換効率ηを測定した。次いで、この太陽電池セルを、光入射側から白板ガラス、封止樹脂（ＥＶＡ）、太陽電池セル、封止樹脂（ＥＶＡ）、バックシート（アルミ箔入りフッ化ビニルシート）の順に積層し、ラミネートすることによりモジュール化し、この太陽電池モジュールの変換効率ηを測定した。なお、実施例１では、波長変換フィルムを配置していない。

実施例２は、複数のフィンガー電極と交叉するバスバー電極を形成した太陽電池セルを用いた。また、開口部の表面接続部に占める面積率が１０％のタブ線を用い、バスバー電極上に導電性接着フィルムを介して接続した。さらに、タブ線と同寸法の波長変換フィルムをタブ線上にのみ積層して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例３は、開口部の表面接続部に占める面積率が１０％のタブ線を用いた。また、タブ線と同寸法の波長変換フィルムをタブ線上にのみ積層して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例４は、開口部の表面接続部に占める面積率が２５％のタブ線を用いた。また、タブ線と同寸法の波長変換フィルムをタブ線上にのみ積層して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例５は、タブ線と同寸法の波長変換フィルムをタブ線上にのみ積層して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例６は、開口部の表面接続部に占める面積率が２５％のタブ線を用いた。また、太陽電池マトリクス５と同寸法の波長変換フィルムを白板ガラスと封止樹脂との間に配設して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例７は、開口部の表面接続部に占める面積率が２５％のタブ線を用いた。また、太陽電池マトリクス５と同寸法の波長変換フィルムを太陽電池セルの受光面側と封止樹脂との間に配設して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例８は、開口部の表面接続部に占める面積率が２５％のタブ線を用いた。タブ線は、太陽電池セルの表面に接続される面と反対側の面に凹凸部が形成されている。また、太陽電池マトリクス５と同寸法の波長変換フィルムを太陽電池セルの受光面側と封止樹脂との間に配設して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例９は、開口部の表面接続部に占める面積率が２５％のタブ線を用いた。タブ線は、太陽電池セルの表面に接続される面と反対側の面に凹凸部が形成されている。また、タブ線と同寸法の波長変換フィルムをタブ線上にのみ積層して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例１０は、開口部の表面接続部に占める面積率が２５％のタブ線を用いた。また、太陽電池マトリクス５と同寸法の波長変換フィルムをバックシートの直上、すなわちバックシートと封止樹脂との間に配設して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例１１は、開口部の表面接続部に占める面積率が１５％のタブ線を用いた。タブ線は、太陽電池セルの表面に接続される面と反対側の面に凹凸部が形成されている。また、太陽電池マトリクス５と同寸法の波長変換フィルムをバックシートの直上、すなわちバックシートと封止樹脂との間に配設して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

比較例１は、バスバーレス構造の太陽電池セルを用いた。また、比較例１では、開口部が設けられていない従来のタブ線を用いた。また、タブ線は、太陽電池セルの表面に接続される面と反対側の面に凹凸部は設けられていない。タブ線を太陽電池セルに接続する導電性接着フィルムに、開口部は設けられていない。

そして太陽電池セル表裏面へ導電性接着フィルムを介してタブ線を配置し、２Ｍｐａ、１８０℃で熱加圧することにより接続し、この太陽電池セルの変換効率ηを測定した。次いで、この太陽電池セルを、光入射側から白板ガラス、封止樹脂（ＥＶＡ）、太陽電池セル、封止樹脂（ＥＶＡ）、バックシート（アルミ箔入りフッ化ビニルシート）の順に積層し、ラミネートすることによりモジュール化し、この太陽電池モジュールの変換効率ηを測定した。なお、比較例１では、波長変換フィルムを配置していない。

比較例２は、複数のフィンガー電極と交叉するバスバー電極を形成した太陽電池セルを用いた。また、比較例２では、太陽電池セルの受光面に接続される表面接続部に開口部が設けられたタブ線を用いた。タブ線は、開口部の表面接続部に占める面積率は３０％である。

そして太陽電池セル表裏面へ導電性接着フィルムを介してタブ線を配置し、２Ｍｐａ、１８０℃で熱加圧することにより接続した。このとき、タブ線の開口部内及びタブ線の外側に、導電性接着フィルムのバインダー樹脂のはみ出しが見られた。その他の条件は比較例１と同じである。

比較例３は、複数のフィンガー電極と交叉するバスバー電極を形成した太陽電池セルを用いた。また、比較例３では、太陽電池セルの受光面に接続される表面接続部に開口部が設けられたタブ線を用いた。タブ線は、開口部の表面接続部に占める面積率は２５％である。

そして太陽電池セル表裏面へ導電性接着フィルムを介してタブ線を配置し、２Ｍｐａ、１８０℃で熱加圧することにより接続した。このとき、タブ線の開口部内及びタブ線の外側に、導電性接着フィルムのバインダー樹脂のはみ出しが見られた。

また、比較例３では、太陽電池セルと同寸法の蛍光物質や有機蛍光色素を含有しないＳＥＢＳフィルムを白板ガラスと封止樹脂との間に配設して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は比較例１と同じである。

比較例４は、複数のフィンガー電極と交叉するバスバー電極を形成した太陽電池セルを用いた。また、比較例４では、太陽電池セルの受光面に接続される表面接続部に開口部が設けられたタブ線を用いた。タブ線は、開口部の表面接続部に占める面積率は２５％である。

そして太陽電池セル表裏面へ導電性接着フィルムを介してタブ線を配置し、２Ｍｐａ、１８０℃で熱加圧することにより接続した。このとき、タブ線の開口部内及びタブ線の外側に、導電性接着フィルムのバインダー樹脂のはみ出しが見られた。

また、比較例４では、太陽電池セルと同寸法の蛍光物質や有機蛍光色素を含有しないＳＥＢＳフィルムを封止樹脂と太陽電池セルとの間に配設して太陽電池モジュールを形成した。その他の条件は比較例１と同じである。

各実施例及び比較例における太陽電池セル及び太陽電池モジュールの変換効率ηを、ソーラーシミュレータ（ワコム電創株式会社製、ソーラーシュミレーターＷＸＳ−２００Ｓ）を用いて標準的な測定条件（照度１０００Ｗ／ｍ^２、温度２５℃、スペクトルＡＭ１．５Ｇ）で、発電効率（％）を測定した。なお、測定は、いわゆる４端子法にて行い、ＪＩＳ Ｃ８９１３（結晶系太陽電池セル出力測定方法）に準拠して測定した。測定結果を表１に示す。

表１に示すように、タブ線の表面接続部に開口部を設けると共に、導電性接着フィルムにタブ線の開口部に対応する開口部を設けた実施例１〜１１においては、各開口部を通じて太陽電池セルの受光面が外方に露出している。したがって、実施例１〜１１では、太陽電池セル単体における変換効率ηが１４．５９％以上、太陽電池モジュールにおける変換効率ηが１５．６１％以上と、変換効率の向上が図られた。

一方、開口部が設けられていない従来のタブ線及び導電性接着フィルムを用いた比較例１や、タブ線のみ開口部が設けられた比較例２〜４では、太陽電池モジュールにおける変換効率ηは最大１５．５７％にとどまった。

実施例１と実施例５を比較すると、ともにタブ線及び導電性接着フィルムの開口部の面積率を３０％としたときには、波長変換フィルムを配設した実施例５がより良好な変換効率ηを示すことがわかる。

また、実施例４、実施例６及び実施例７を比較すると、ともにタブ線及び導電性接着フィルムの開口部の面積率を３０％とし、かつ波長変換フィルムを配設したときには、太陽電池セルと同寸法の波長変換フィルムを白板ガラスと封止樹脂との間に配設した実施例６が最も良好な変換効率ηを示すことがわかる。また、実施例１０、実施例１１によると、波長変換フィルムをバックシートの直上に配することによっても良好な変換効率ηを示した。

また、実施例２と実施例３を比較すると、バスバー電極を設けた太陽電池セルであっても、良好な変換効率ηを示すことがわかる。なお、バスバーレス構造の太陽電池セルによれば、バスバー電極を作成する工程やバスバー電極と導電性接着フィルムやタブ線との位置合わせ工程を省くことができ、製造工程上のメリットがある。

実施例７と実施例８、実施例４と実施例９、実施例１０と実施例１１とを比較すると、タブ線のフィンガー電極と対峙する面と反対側の面に、長手方向に亘って連続する山部及び谷部が幅方向に交互に形成されてなる凹凸部を設けた場合、凹凸部を設けない場合よりも太陽電池セル単体の変換効率ηは良好となることがわかる。なお、波長変換フィルムを配してモジュール化することにより、凹凸部の有無による変換効率ηの差は小さくなった。

１ 太陽電池モジュール、２ 太陽電池セル、３ タブ線、４ ストリングス、５ マトリクス、６ シート、７ 表面カバー、８ バックシート、９ 金属フレーム、１０ 光電変換素子、１２ フィンガー電極、１３ 裏面電極、１４ タブ線接続部、１５ 第１の開口部、１７ 導電性接着フィルム、１８ 第２の開口部、２１ リール、２３ 導電性粒子、２４ 剥離基材、２５ リール、３０ 波長変換材、４０ 凹凸部、４１ タブ線

Claims (10)

1. 少なくとも受光面に表面電極が設けられた複数の太陽電池セルと、
   一の上記太陽電池セルと、上記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルとを電気的に接続するタブ線と、
   上記太陽電池セルの電極と上記タブ線とを接続する導電性接着剤とを有し、
   上記タブ線には、上記太陽電池セルの受光面に接続される領域に第１の開口部が設けられ、
   上記導電性接着剤には、上記第１の開口部に対応する第２の開口部が設けられている太陽電池モジュール。
2. 上記太陽電池セルには、上記受光面に形成される表面電極として、ライン状のフィンガー電極が複数形成されるとともにバスバーレスであり、
   上記導電性接着剤及び上記タブ線が、複数の上記フィンガー電極と交叉して配置されている請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 上記太陽電池セルの受光面に接続される領域における上記第１の開口部の面積率が１０〜３０％である請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュール。
4. 上記タブ線には、上記表面電極と対峙する面と反対側の面に、長手方向に亘って連続する山部及び谷部が幅方向に交互に形成されてなる凹凸部が形成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
5. 複数の上記太陽電池セルを封止する封止部と、モジュール表面を保護する透明基材とを備え、
   上記封止部と上記透明基材との間には、波長変換材が設けられている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
6. 複数の上記太陽電池セルを封止する封止部と、モジュール裏面を保護するバックシートとを備え、
   上記封止部と上記バックシートとの間には、波長変換材が設けられている請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
7. 少なくとも受光面側に表面電極が設けられた複数の太陽電池セルの各電極に、導電性接着剤を介して、一の上記太陽電池セルと上記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルとを電気的に接続するタブ線を貼り合わせる太陽電池モジュールの製造方法において、
   上記タブ線には、上記太陽電池セルの受光面に接続される領域に第１の開口部が設けられ、
   上記導電性接着剤には、上記第１の開口部と対応する第２の開口部が設けられ、
   上記タブ線及び上記導電性接着剤は、上記第１の開口部と上記第２の開口部とを位置合わせされ、上記電極上に配置される太陽電池モジュールの製造方法。
8. 上記太陽電池セルの表面電極上に、加熱硬化型の上記導電性接着剤を仮貼りし、
   上記導電性接着剤の上に上記タブ線を配置し、
   上記タブ線上から加熱加圧を行う請求項７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
9. 上記タブ線によって上記複数の太陽電池セルが接続されたストリングを形成し、
   上記ストリングに封止材を積層させ、減圧ラミネートすることにより上記タブ線上から加熱加圧を行う請求項８記載の太陽電池モジュールの製造方法。
10. 予め上記タブ線に上記導電性接着剤が積層されるとともに、上記第１の開口部と上記第２の開口部とが連続され、
    上記導電性接着剤を介して上記タブ線が上記電極に配置される請求項７記載の太陽電池モジュールの製造方法。

Images