JP2013219281A

JP2013219281A - 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法

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Publication number: JP2013219281A
Application number: JP2012090313A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyuki Otani; 哲幸大谷; Akira Shimizu; 彰清水
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-10-24

Abstract

【課題】被覆リード線および正負集電部の周縁で太陽電池セルが受ける応力を低減して、太陽電池セルの膜の剥離を防止するのに適した太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】透光性絶縁基板５１の裏面に太陽電池セル５５を直列に接続して太陽電池ストリング５６が形成され、この太陽電池ストリング５６の端部に設けられた電極端子部５７、５８に集電部６０、６１が接合され、集電部に被覆リード線６２、６３が接続配置されている太陽電池モジュールにおいて、太陽電池ストリング５６の裏面には、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３のいずれも配置されていない領域全体にわたって絶縁層６６が設けられることにより、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３の周縁段差が縮小される。さらに、それら集電部、被覆リード線、および絶縁層の裏面に封止材６４および裏面保護材６５が積層される。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池ストリングの裏面側の絶縁被覆構造に特徴を有する太陽電池モジュールと、その製造方法に関する。

従来の太陽電池モジュールを構成する太陽電池ストリングの一構成例を図７（ａ）、（ｂ）に示す。また、図８は、図７に示す太陽電池ストリングをラミネート封止する工程を示す説明図である。なお、この図７および図８に示す太陽電池ストリングの構成例は特許文献１にも記載されている。

太陽電池セル１１５は、透光性絶縁基板１１１の裏面（本明細書においては、太陽電池の受光面側をオモテ面とし、その反対側を裏面と定める。）に、図示は省略しているが透明導電膜からなる透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜がこの順に積層されて形成されている。このように構成された太陽電池セル１１５は、図７に示すように細長い短冊状で、透光性絶縁基板１１１のほぼ全幅にわたる長さを有しており、隣接する太陽電池セル１１５、１１５同士において一方の透明電極膜と他方の裏面電極膜とが互いに接続されることで、複数の太陽電池セル１１５が直列に接続された太陽電池ストリング１１６が構成されている。

この太陽電池ストリング１１６における一端部の太陽電池セル１１５の透明電極膜の端部に、太陽電池セル１１５とほぼ同一長さの線上のＰ型電極端子部１１７が形成され、他端部の太陽電池セル１１５の裏面電極膜の端部に、太陽電池セル１１５とほぼ同一長さの線状のＮ型電極端子部１１８が形成されている。

そして、Ｐ型電極端子部１１７と同形・同大の銅箔からなるバスバーと呼ばれる正極集電部１２０が、Ｐ型電極端子部１１７の全面に対して電気的かつ機械的に接合されている。同様に、Ｎ型電極端子部１１８と同形・同大の負極集電部１２１が、Ｎ型電極端子部１１８の全面に対して電気的かつ機械的に接合されている。

前記構成において、絶縁被覆材１１９で被覆されたフラットケーブルからなる正極リード線１２２と負極リード線１２３とが、互いの先端部を対向させた状態で一直線状に、若しくは互いの幅方向に多少ずれた平行状態で配置されている。そして、正極リード線１２２の一端部が、正極集電部１２０の中央位置に接続され、他端部は、太陽電池ストリング１１６のほぼ中央部に位置し、かつ太陽電池ストリング１１６の裏面に対して所定角度に折り曲げられて出力リード部１２２ａとなっている。同様に、負極リード線１２３の一端部が、負極集電部１２１の中央位置に接続され、他端部は、太陽電池ストリング１１６のほぼ中央部に位置し、太陽電池ストリング１１６の裏面に対して所定角度に折り曲げられて出力リード部１２３ａとなっている。

この状態において、正極リード線１２２および負極リード線１２３の各出力リード部１２２ａ、１２３ａを貫通孔１２４ａおよび貫通孔１２５ａに挿通する状態で、封止絶縁フィルム１２４改め封止材１２４と、耐候性・高絶縁性のための裏面保護材としてのバックフィルム１２５とが、太陽電池ストリング１１６の裏面全体にラミネート封止されている。

このように構成された太陽電池ストリング１１６において、バックフィルム１２５の貫通孔１２５ａから裏面側に向けて突出している正極リード線１２２および負極リード線１２３の各出力リード部１２２ａ、１２３ａに、図示しない端子ボックスを取り付けて電気的に接続している。

特開２００９−２９５７４４号公報

前述のように構成されていた太陽電池モジュールでは、ラミネート封止前の太陽電池ストリング１１６において、その裏面と、正極リード線１２２、負極リード線１２３の周縁や、正極集電部１２０、負極集電部１２１の周縁との段差が大きいため、ラミネート封止後に、その段差の大きい箇所で太陽電池セル１１５が強い応力を受ける。その結果、太陽電池セル１１５に、膜の剥離が発生しやすくなる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、太陽電池セルの膜の剥離を防止するために、正極リード線、負極リード線、正極集電部、および負極集電部の周縁で太陽電池セルが受ける応力を低減するのに適した絶縁構造を具備する太陽電池モジュールと、その製造方法を提供するものである。

前記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールは、受光面および裏面を有する透光性絶縁基板の前記裏面に透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜を順次積層して形成されている太陽電池セルが直列に接続されてなる太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングの端部に設けられている電極端子部に接続された集電部と、前記集電部に一端部が接続されて前記裏面電極膜の裏面に配置された被覆リード線と、前記集電部および前記被覆リード線を含む前記太陽電池ストリングの裏面を被覆する封止材および裏面保護材と、を具備する太陽電池モジュールにおいて、前記集電部および前記被覆リード線が配置された領域を除く前記太陽電池ストリングの裏面全体に、前記封止材および前記裏面保護材とは異なる材質からなる絶縁層が設けられ、前記封止材および前記裏面保護材が、前記集電部、前記被覆リード線、および前記絶縁層の裏面を被覆するように積層されている、との基本的構成を採用する。

この発明によれば、集電部および被覆リード線が配置されていない領域の全体にわたって設けられた絶縁層が、太陽電池ストリングの裏面と集電部や被覆リード線との段差を小さくするので、それらの裏面に積層される封止材および裏面保護材に残留する段差や変形も小さくなる。これにより、太陽電池セルが強い応力を受けにくくなり、太陽電池セルの膜の剥離が発生しにくくなる。

この発明において、太陽電池ストリングの裏面と集電部や被覆リード線との段差をより小さくするには、前記絶縁層の厚さが、前記集電部または前記被覆リード線のうち厚さが大きい部材の５０％〜１５０％の厚さであるのが好ましい。さらに、前記絶縁層、前記集電部および前記被覆リード線の厚さを同一にすると、より一層、好ましい。

また、前記絶縁層が無機物質からなるものであると、絶縁性および封水性が向上することに加え、太陽電池モジュールに部分的な影がかかった場合等、万一、太陽電池セルの微小領域に電流が集中して流れて温度が大きく上昇した場合でも、封止材を構成する有機物質から発生するガスに太陽電池セルが暴露されることによって、膜の剥離が促進されるのを防ぐことができる。

前記絶縁層は、太陽電池ストリングの裏面に印刷または塗布によって形成された絶縁膜、あるいは、太陽電池ストリングの裏面に敷設された絶縁フィルムとすることができる。

また、前記裏面保護材が絶縁性基板であると、太陽電池モジュールの機械的強度も向上するので、モジュールの周縁部に取り付けが必要であったフレームを省いて、太陽電池モジュールの製造コストを削減することができる。

また、前記被覆リード線の他端部が、前記太陽電池ストリングの裏面から立ち上げられ、前記封止材および前記裏面保護材を貫通して、出力リード部となされていると、その出力リード部を裏面保護材に取り付けた端子ボックスに接続するのが容易になる。

また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、受光面および裏面を有する透光性絶縁基板の前記裏面に透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜を順次積層して形成されている太陽電池セルが直列に接続されてなる太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングの端部に設けられている電極端子部に接続された集電部と、前記集電部に一端部が接続されて前記裏面電極膜の裏面に配置された被覆リード線と、前記集電部および前記被覆リード線を含む前記太陽電池ストリングの裏面を被覆する封止材および裏面保護材と、を具備する太陽電池モジュールの製造方法であって、
（１）前記太陽電池ストリングの裏面全体に、前記集電部が配置される位置および前記被覆リード線が配置される位置に開口部を有する絶縁層を設ける工程と、
（２）前記集電部が配置される位置に露出している前記電極端子部に前記集電部を配置して接続する工程と、
（３）前記被覆リード線が配置される位置に前記被覆リード線を配置して、前記被覆リード線の一端部を前記集電部に接続する工程と、
（４）前記絶縁層、前記集電部および前記被覆リード線の裏面に封止材および裏面保護材を積層して封止する工程と、
を備えるものとして特徴付けられる。

この製造方法は、太陽電池ストリングの裏面にまず絶縁層を設け、その後で集電部および被覆リード線を配置接続するものである。絶縁層を設ける際には、予め集電部および被覆リード線が配置される予定の位置に開口部を形成しておく。この製造方向によれば、集電部と被覆リード線とを半田接続する際に、開口部以外の太陽電池ストリングの裏面電極が絶縁層によって覆われているので、隣接するセルの裏面電極同士が短絡するのを防ぎやすい、という利点がある。

また、本発明の太陽電池モジュールの他の製造方法は、受光面および裏面を有する透光性絶縁基板の前記裏面に透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜を順次積層して形成されている太陽電池セルが直列に接続されてなる太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングの端部に設けられている電極端子部に接続された集電部と、前記集電部に一端部が接続されて前記裏面電極膜の裏面に配置された被覆リード線と、前記集電部および前記被覆リード線を含む前記太陽電池ストリングの裏面を被覆する封止材および裏面保護材と、を具備する太陽電池モジュールの製造方法であって、
（１）前記電極端子部に前記集電部を接続する工程と、
（２）前記太陽電池ストリングの裏面に前記被覆リード線を配置して、前記被覆リード線の一端部を前記集電部に接続する工程と、
（３）前記集電部および前記被覆リード線が配置された領域を除く前記太陽電池ストリングの裏面全体に絶縁層を設ける工程と、
（４）前記絶縁層、前記集電部および前記被覆リード線の裏面に封止材および裏面保護材を積層して封止する工程と、
を備えるものとして特徴付けられる。

この製造方法は、太陽電池ストリングの裏面に集電部および被覆リード線を配置接続してから、絶縁層を設けるものである。この製造方向によれば、集電部および被覆リード線と、絶縁層との間の隙間を小さくできるので、絶縁層による封止性が増すという利点がある。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池ストリングの裏面に配置された集電部および被覆リード線の周囲全体にわたって絶縁層が設けられ、それら集電部、被覆リード線、および絶縁層の裏面に封止材および裏面保護材が積層されているので、被覆リード線および集電部の周縁で太陽電池セルが受ける応力を低減することができる。また、封止材および裏面保護材による封止性も向上するので、太陽電池セルへの湿気や水分の侵入も低減し、それらの結果、膜の剥離を防止することができる。

さらに、絶縁層を、無機物質からなる絶縁膜あるいは絶縁フィルムによって構成することで、絶縁性はより高くなり、透湿性はより低くなる。それに加え、太陽電池モジュールに部分的な影がかかった場合等、万一、太陽電池セルの微小領域に電流が集中して流れて温度が大きく上昇した場合でも、封止材を構成する有機物質から発生するガスに太陽電池セルが暴露されることによって、膜の剥離が促進されるのを防ぐことができる。

また、裏面保護材として、バックフィルムの代わりに絶縁性基板を用いて太陽電池ストリングをラミネート封止する構成でも、膜の剥離を防止することができる。この構成によれば、太陽電池モジュールの機械的強度も向上するので、モジュールの周縁部に取り付けが必要であったフレームを省いて、太陽電池モジュールの製造コストを削減することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成例を示す分解斜視図であって、（ａ）、（ｂ）は同実施の形態における製造工程の２つの場面を示している。前記第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの裏面をラミネート封止する工程を示す分解斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成例を示す分解斜視図であって、（ａ）、（ｂ）は同実施の形態における製造工程の２つの場面を示している。前記第２の実施の形態に係る太陽電池モジュールの裏面をラミネート封止する工程を示す分解斜視図である。本発明の第３の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成例を示す分解斜視図であって、（ａ）、（ｂ）は製造工程の２つの場面を示している。前記第３の実施の形態に係る太陽電池モジュールの裏面をラミネート封止する工程を示す分解斜視図である。従来の太陽電池モジュールの構成例を示す分解斜視図であって、（ａ）、（ｂ）は製造工程の２つの場面を示している。従来の太陽電池モジュールの裏面をラミネート封止する工程を示す分解斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの要部拡大断面図である。

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。

［第１の実施の形態］
図１（ａ）、（ｂ）および図２は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成と製造工程を示している。

この太陽電池モジュールは、受光面および裏面を有する透光性絶縁基板５１の裏面に、図示は省略しているが透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜を順次積層して形成されている太陽電池セル５５が直列に接続されてなる太陽電池ストリング５６を具備する。透光性絶縁基板５１としては、ガラスやポリイミドなどの耐熱性樹脂が好適に利用される。透明電極膜としては、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、ＩＴＯなどが好適に利用される。光電変換層としては、アモルファスシリコンや微結晶シリコンなどのシリコン系光電変換膜や、ＣｄＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ₂、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂などの化合物系光電変換膜が利用される。

このように構成された太陽電池セル５５は、図１に示すように細長い短冊状で、透光性絶縁基板５１のほぼ全幅にわたる長さを有しており、隣接する太陽電池セル５５、５５同士において一方の透明電極膜と他方の裏面電極膜とが互いに接続されることで複数の太陽電池セル５５が直列に接続された太陽電池ストリング５６が構成されている。

この太陽電池ストリング５６における一端部の太陽電池セル５５の透明電極膜の端部上に、太陽電池セル５５とほぼ同一長さの線状のＰ型電極端子部５７が設けられ、他端部の太陽電池セル５５の裏面電極膜の端部上に、太陽電池セル５５とほぼ同一長さの線状のＮ型電極端子部５８が設けられている。

そして、Ｐ型電極端子部５７とほぼ同形・同大の銅箔からなるバスバーと呼ばれる正極集電部６０が、Ｐ型電極端子部５７の全面に対して電気的かつ機械的に接続されている。同様に、Ｎ型電極端子部５８とほぼ同形・同大の銅箔からなる負極集電部６１が、Ｎ型電極端子部５８の全面に対して電気的かつ機械的に接続されている。これら電極端子部５７、５８と集電部６０、６１との接続手段としては、半田付けまたは導電性ペーストなどを用いることができる。

前記構成において、絶縁被覆材５９で被覆されたフラットケーブルからなる被覆リード線、すなわち正極リード線６２と負極リード線６３とが、互いの先端部を対向させた状態で一直線状に、若しくは互いの幅方向に多少ずれた平行状態で配置されている。そして、正極リード線６２の一端部が、正極集電部６０の中央位置に接続され、他端部は、太陽電池ストリング５６のほぼ中央部に位置し、かつ太陽電池ストリング５６の裏面に対して所定角度（本第１の実施の形態では、垂直方向）に折り曲げられて出力リード部６２ａとなっている。同様に、負極リード線６３の一端部が、負極集電部６１の中央位置に接続され、他端部は、太陽電池ストリング５６のほぼ中央部に位置し、かつ、太陽電池ストリング５６の裏面に対して所定角度（本第１の実施の形態では、垂直方向）に折り曲げされて出力リード部６３ａとなっている。

各被覆リード線６２、６３は、集電部６０、６１と同一材料（すなわち、銅箔）で作られており、各被覆リード線６２、６３と集電部６０、６１との接合手段としては、半田付けまたはスポット溶接などを用いることができる。被覆リード線６２、６３は、複数の太陽電池セル５５の裏面に跨がるように配置されるが、各被覆リード線６２、６３は、少なくとも太陽電池セル５５に当接する側の周面が絶縁被覆材５９によって被覆されているので、これら複数の太陽電池セル５５を短絡させることはない。

本発明の太陽電池モジュールでは、太陽電池ストリング５６の裏面のうち、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３が配置された領域を除く裏面全体を覆うようにして、膜状またはフィルム状の絶縁層が設けられる。本実施の形態では、絶縁層として、ＳｉＯ₂などの、絶縁性が高く、透湿性が低く、かつ、無機物質からなる絶縁膜６６を採用している。絶縁膜６６を無機物質からなる膜とすることで、絶縁性が高く、かつ、透湿性が低いことに加えて、太陽電池モジュールに部分的な影がかかった場合等、万が一、太陽電池セル５５の微小な領域に電流が集中して流れて温度が大きく上昇した場合に、後述する封止材を構成する有機物質から発生するガスに太陽電池セル５５が暴露されることによって、膜の剥離が促進されるのを防ぐことができる。

図９に示すように、絶縁膜６６の膜厚Ｄは、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３のうち厚さが最も大きい部材の厚さｄの、５０％から１５０％の厚さとするのが好ましい。さらには、絶縁膜６６の膜厚と、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３の厚さをすべて揃えると、より好ましい。具体的には、例えば集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３の厚さがすべて１００μｍのとき、絶縁膜６６の膜厚を５０μｍ〜１５０μｍ、より好ましくは絶縁膜６６の膜厚も１００μｍ程度とする。これにより、太陽電池ストリング５６の裏面と、被覆リード線６２、６３または集電部６０、６１の周縁との段差が半分以下になるので、太陽電池セル５５が受ける応力が顕著に低減されて、太陽電池セル５５の膜の剥離が有効に防止される。

絶縁膜６６の形成方法としては、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３の厚さとほぼ同じ膜厚の絶縁膜６６を、短時間かつ低コストで形成できることが望ましい。このような形成方法として、スクリーン印刷、塗布などが挙げられる。これらの形成方法では、ペースト状あるいは溶液状の前駆体膜をスクリーン印刷や塗布によって形成した後、焼成して絶縁膜６６を形成する。その際の焼成温度は、太陽電池セル５５の特性を低下させないように、２００℃以下であることが好ましい。

絶縁層６６を形成する工程は、太陽電池ストリング５６の裏面に集電部６０、６１や被覆リード線６２、６３を配置接続する前でも後でもよいが、被覆リード線６２、６３を被覆している絶縁被覆材５９の耐熱温度が絶縁膜６６の焼成温度よりも低い場合には、被覆リード線６２、６３を太陽電池ストリング５６の裏面に配置する前に、絶縁膜６６を形成しておくことが好ましい。その際には、予め集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３を配置する予定の位置に開口部６６ａを形成しておき、その開口部６６ａ内に露出している電極端子部５７、５８に後から集電部６０、６１を配置して接続し、さらに被覆リード線６２、６３を配置して接続する。この手順を採用した場合には、集電部６０、６１と被覆リード線６２、６３とを半田接続する際に、開口部６６ａ以外の太陽電池ストリング５６の裏面全体が既に絶縁膜６６で覆われているので、隣接する太陽電池セル５５の裏面電極同士が短絡することがないという利点がある。

こうして形成された絶縁膜６６と、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３とを含む太陽電池ストリング５６の裏面全体を被覆するように、封止材としての封止フィルム６４と、耐候性・高絶縁性のための裏面保護材としてのバックフィルム６５とが、ラミネート封止される。このとき、図２に示すように、被覆リード線６２、６３の各出力リード部６２ａ、６３ａが、封止フィルム６４およびバックフィルム６５にそれぞれ形成された貫通孔６４ａおよび貫通孔６５ａに挿通されて、裏面側に引き出される。

封止フィルム６４としては、バックフィルム６５や被覆リード線６２、６３の絶縁被覆材５９、太陽電池セル５５、絶縁膜６６との接着性が良く、長期耐候性に優れたものであればよいが、とりわけＥＶＡ（エチレンビニルアセテート樹脂）製のものが太陽電池用としての実績があり最適である。また、バックフィルム６５としては、ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥＴ（ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート）などの防湿層（この場合はＡｌ層）を含む３層構造のものが好ましい。

このように構成された太陽電池ストリング５６において、バックフィルム６５の貫通孔６５ａから裏面側に向けて突出している被覆リード線６２、６３の各出力リード部６２ａ、６３ａに、図示しない端子ボックスが取り付けられて電気的に接続される。

また、このように構成された太陽電池ストリング５６の機械的強度を補強するため、太陽電池ストリング５６の周縁部に、アルミニウム合金等からなる図示しないフレームが取り付けられる。

なお、太陽電池ストリング５６の電極配置構造はあくまで一例であり、このような配置構造に限定されるものではない。例えば、被覆リード線６２、６３の配置位置は、太陽電池ストリング５６の中央部ではなく、一方の端部側に寄っていてもよく、また、中央部まで引き出す必要もない。すなわち、各集電部６０、６１の近傍からそれぞれ各出力リード部６２ａ、６３ａが裏面側に突出するように配置されていてもよい。

［第２の実施の形態］
図３（ａ）、（ｂ）および図４は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成と製造工程を示している。

第２の実施の形態に係る太陽電池モジュールも、前述した第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールと同様に、受光面および裏面を有する透光性絶縁基板５１の裏面に太陽電池セル５５が直列に接続されてなる太陽電池ストリング５６と、太陽電池ストリング５６の端部に設けられている電極端子部（Ｐ型電極端子部５７、Ｎ型電極端子部５８）に接続された集電部（正極集電部６０、負極集電部６１）と、集電部６０、６１に一端部が接続されて裏面電極膜の裏面に配置された被覆リード線（正極リード線６２、負極リード線６３）とを具備している。被覆リード線６２、６３は絶縁被覆材５９によって被覆され、その他端部は太陽電池ストリング５６のほぼ中央部にて所定角度に折り曲げられ、それぞれ出力リード部６２ａ、出力リード部６３ａとなっている。これらの構成要素は第１の実施の形態と共通なので、各部材・各部位に共通の符号を付して、それらの詳細な説明は省略する。

第２の実施の形態においても、太陽電池ストリング５６の裏面のうち、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３が配置された領域を除く裏面のほぼ全体を覆うようにして、膜状またはフィルム状の絶縁層が設けられる。第２の実施の形態では、その絶縁層として、ＳｉＯ₂などの、絶縁性が高く、透湿性が低く、かつ、無機物質からなる絶縁フィルム６７を採用している。絶縁フィルム６７を無機物質からなるフィルムとすることで、絶縁性が高く、かつ、透湿性が低いことに加えて、太陽電池モジュールに部分的な影がかかった場合等、万が一、太陽電池セル５５の微小な領域に電流が集中して流れて温度が大きく上昇した場合に、封止材を構成する有機物質から発生するガスに太陽電池セル５５が暴露されることによって、膜の剥離が促進されるのを防ぐことができる。

このような絶縁フィルム６７の例として、例えば、厚みが１０μｍ程度で、柔軟性のある、シート状の石英ガラスを複数枚重ねて所望の厚みとしたものが好ましい。あるいは、ＳｉＯ₂の他に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ｂａ₂Ｏ₃を成分に含む、繊維状の無アルカリガラスからなるシートが好ましい。あるいは、ＳｉＯ₂の他に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯを成分に含む、繊維状の無アルカリガラスからなるシートが好ましい。

絶縁フィルム６７の厚さも、第１の実施の形態における絶縁膜６６と同様に、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３のうち厚さの大きい部材の５０％から１５０％の厚さとするのが好ましい。さらには、絶縁フィルム６７の厚さと、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３の厚さをすべて揃えると、より好ましい。具体的には、例えば集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３の厚さがすべて１００μｍのとき、絶縁フィルム６７の厚さを５０μｍ〜１５０μｍ、より好ましくは絶縁府フィルム６７の厚さも１００μｍ程度とする。これにより、太陽電池ストリング５６の裏面と、被覆リード線６２、６３または集電部６０、６１の周縁との段差が半分以下になるので、太陽電池セル５５が受ける応力が顕著に低減されて、太陽電池セル５５の膜の剥離が有効に防止される。

絶縁フィルム６７を敷設する工程は、太陽電池ストリング５６の裏面に集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３を配置して接続する前でも後でもよいが、第２の実施の形態には、電極端子部５７、５８に集電部６０、６１をそれぞれ接続し、各集電部６０、６１に被覆リード線６２、６３をそれぞれ半田接続した後、その周囲に絶縁フィルム６７を敷設する工程を例示している。この工程を採用した場合には、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３と、絶縁フィルム６７との間の隙間を小さくできるので、封止性が増すという利点がある。

こうして形成された絶縁フィルム６７と、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３とを含む太陽電池ストリング５６の裏面全体を被覆するように、封止材としての封止フィルム６４と、耐候性・高絶縁性のための裏面保護材としてのバックフィルム６５とが、ラミネート封止される。このとき、図４に示すように、被覆リード線６２、６３の各出力リード部６２ａ、６３ａが、封止フィルム６４およびバックフィルム６５にそれぞれ形成された貫通孔６４ａおよび貫通孔６５ａに挿通されて、裏面側に引き出される。

封止フィルム６４としては、バックフィルム６５や被覆リード線６２、６３の絶縁被覆材５９、太陽電池セル５５、絶縁フィルム６７との接着性が良く、長期耐候性に優れたものであればよいが、とりわけＥＶＡ（エチレンビニルアセテート樹脂）製のものが太陽電池用としての実績があり最適である。また、バックフィルム６５としては、ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥＴ（ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート）などの防湿層（この場合はＡｌ層）を含む３層構造のものが好ましい。

また、このように構成された太陽電池ストリング５６の機械的強度を補強するため、太陽電池ストリング５６の周縁部に、アルミニウム合金等からなるフレームが取り付けられる。

［第３の実施の形態］
図５（ａ）、（ｂ）および図６は、本発明の第３の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成と製造工程を示している。

本第３の実施の形態に係る太陽電池モジュールも、前述した第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールと同様に、受光面および裏面を有する透光性絶縁基板５１の裏面に太陽電池セル５５が直列に接続されてなる太陽電池ストリング５６と、太陽電池ストリング５６の端部に設けられている電極端子部（Ｐ型電極端子部５７、Ｎ型電極端子部５８）に接続された集電部（正極集電部６０、負極集電部６１）と、集電部６０、６１に一端部が接続されて裏面電極膜の裏面に配置された被覆リード線（正極リード線６２、負極リード線６３）とを具備している。被覆リード線６２、６３は絶縁被覆材５９によって被覆され、その他端部は太陽電池ストリング５６のほぼ中央部にて所定角度に折り曲げられ、それぞれ出力リード部６２ａ、出力リード部６３ａとなっている。これらの構成要素は第１の実施の形態と共通なので、各部材・各部位に共通の符号を付して、それらの詳細な説明は省略する。これらの構成要素は第１および第２の実施の形態と共通なので、各部材・各部位に共通の符号を付して、それらの詳細な説明は省略する。

また、第３の実施の形態では、太陽電池ストリング５６の裏面のうち、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３が配置された領域を除く裏面のほぼ全体を覆う絶縁層として、ＳｉＯ₂などの、絶縁性が高く、透湿性が低く、かつ、無機物質からなる絶縁膜６６を採用している。この絶縁膜６６も前述した第１の実施の形態と共通なので、共通の符号を付して、詳細な説明は省略する。

第３の実施の形態では、絶縁膜６６と、集電部６０、６１および被覆リード線６２、６３とを含む太陽電池ストリング５６の裏面全体に、封止材としての封止フィルム６４と、耐候性・高絶縁性のための裏面保護材としての絶縁性基板６８とが、ラミネート封止される。このとき、図６に示すように、被覆リード線６２、６３の各出力リード部６２ａ、６３ａが、封止フィルム６４および絶縁性基板６８にそれぞれ形成された貫通孔６４ａおよび貫通孔６８ａに挿通されて、裏面側に引き出される。

封止フィルム６４としては、絶縁性基板６８や被覆リード線の絶縁被覆材５９、太陽電池セル５５、絶縁膜６６との接着性が良く、長期耐候性に優れたものであればよいが、とりわけＥＶＡ（エチレンビニルアセテート樹脂）製のものが太陽電池用としての実績があり最適である。また、絶縁性基板６８としては、ガラスやポリイミドなどの耐熱性樹脂を好適に利用することができる。その厚さは、受光面側の透光性絶縁基板５１と同程度とするのが好ましい。

このように構成された太陽電池ストリング５６において、絶縁性基板６８の貫通孔６８ａから裏面側に向けて突出している被覆リード線６２、６３の各出力リード部６２ａ、６３ａに、図示しない端子ボックスが取り付けられ電気的に接続される。

すなわち第３の実施の形態では、第１の実施の形態で利用されているバックフィルム６５の代わりに、絶縁性基板６８を裏面保護材に用いて、太陽電池ストリング５６の裏面をラミネート封止している。この構成によっても、太陽電池セル５５への湿気や水分の侵入を低減して、膜の剥離を防止することができる。

ただし、従来の太陽電池モジュールでは、太陽電池ストリングの裏面と電極端子部や集電部との段差が大きかったため、その裏面にガラスやポリイミド等からなる変形しにくい絶縁性基板を積層すると、段差の大きい領域で太陽電池セルが受ける応力がより一層強くなり、膜の剥離が発生しやすいという問題があった。かかる事情により、従来の裏面保護材には可撓性の大きいフィルム状のものが多用されてきた。しかし、そのような構造では太陽電池モジュール全体の機械的強度が十分に得られないので、周縁部にアルミニウム合金等からなるフレームを取り付けて補強する必要があった。

しかし、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の裏面保護材に利用されているバックフィルム６５と比較して、絶縁性基板６８の機械的強度が高いため、太陽電池モジュール全体の機械的強度が向上する。これにより、周縁部へのフレームの取り付けを省くことが可能になる。その結果、太陽電池モジュールの製造コストを削減することができるとともに、製品の全体形状が簡素化され、受光効率や施工性を向上させることもできる。

５１透光性絶縁基板
５５太陽電池セル
５６太陽電池ストリング
５７Ｐ型電極端子部（電極端子部）
５８Ｎ型電極端子部（電極端子部）
５９絶縁被覆材
６０正極集電部（集電部）
６１負極集電部（集電部）
６２正極リード線（被覆リード線）
６２ａ出力リード部
６３負極リード線（被覆リード線）
６３ａ出力リード部
６４封止フィルム（封止材）
６４ａ貫通孔
６５バックフィルム（裏面保護材）
６５ａ貫通孔
６６絶縁膜（絶縁層）
６６ａ開口部
６７絶縁フィルム（絶縁層）
６８絶縁性基板
６８ａ貫通孔

Claims

受光面および裏面を有する透光性絶縁基板の前記裏面に透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜を順次積層して形成されている太陽電池セルが直列に接続されてなる太陽電池ストリングと、
前記太陽電池ストリングの端部に設けられている電極端子部に接続された集電部と、
前記集電部に一端部が接続されて前記裏面電極膜の裏面に配置された被覆リード線と、
前記集電部および前記被覆リード線を含む前記太陽電池ストリングの裏面を被覆する封止材および裏面保護材と、
を具備する太陽電池モジュールにおいて、
前記集電部および前記被覆リード線が配置された領域を除く前記太陽電池ストリングの裏面全体に、前記封止材および前記裏面保護材とは異なる材質からなる絶縁層が設けられ、
前記封止材および前記裏面保護材が、前記集電部、前記被覆リード線、および前記絶縁層の裏面を被覆するように積層されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記絶縁層の厚さは、前記集電部または前記被覆リード線のうち厚さが大きい部材の５０％〜１５０％の厚さであることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記絶縁層、前記集電部および前記被覆リード線の厚さが同一であることを特徴とする太陽電池モジュール。
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において、
前記絶縁層は、無機物質からなることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記絶縁層は、太陽電池ストリングの裏面に印刷または塗布によって形成された絶縁膜であることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記絶縁層は、太陽電池ストリングの裏面に敷設された絶縁フィルムであることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項６に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記絶縁フィルムは、石英ガラス、または無アルカリガラスからなる柔軟なシート材料によって形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記裏面保護材は、絶縁性基板であることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記被覆リード線の他端部は、前記太陽電池ストリングの裏面から立ち上げられ、前記封止材および前記裏面保護材を貫通して、出力リード部となされていることを特徴とする太陽電池モジュール
受光面および裏面を有する透光性絶縁基板の前記裏面に透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜を順次積層して形成されている太陽電池セルが直列に接続されてなる太陽電池ストリングと、
前記太陽電池ストリングの端部に設けられている電極端子部に接続された集電部と、
前記集電部に一端部が接続されて前記裏面電極膜の裏面に配置された被覆リード線と、
前記集電部および前記被覆リード線を含む前記太陽電池ストリングの裏面を被覆する封止材および裏面保護材と、
を具備する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池ストリングの裏面全体に、前記集電部が配置される位置および前記被覆リード線が配置される位置に開口部を有する絶縁層を設ける工程と、
前記集電部が配置される位置に露出している前記電極端子部に前記集電部を配置して接続する工程と、
前記被覆リード線が配置される位置に前記被覆リード線を配置して、前記被覆リード線の一端部を前記集電部に接続する工程と、
前記絶縁層、前記集電部および前記被覆リード線の裏面に封止材および裏面保護材を積層して封止する工程と、
を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
受光面および裏面を有する透光性絶縁基板の前記裏面に透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜を順次積層して形成されている太陽電池セルが直列に接続されてなる太陽電池ストリングと、
前記太陽電池ストリングの端部に設けられている電極端子部に接続された集電部と、
前記集電部に一端部が接続されて前記裏面電極膜の裏面に配置された被覆リード線と、
前記集電部および前記被覆リード線を含む前記太陽電池ストリングの裏面を被覆する封止材および裏面保護材と、
を具備する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記電極端子部に前記集電部を接続する工程と、
前記太陽電池ストリングの裏面に前記被覆リード線を配置して、前記被覆リード線の一端部を前記集電部に接続する工程と、
前記集電部および前記被覆リード線が配置された領域を除く前記太陽電池ストリングの裏面全体に絶縁層を設ける工程と、
前記絶縁層、前記集電部および前記被覆リード線の裏面に封止材および裏面保護材を積層して封止する工程と、
を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
請求項１０または請求項１１に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記絶縁層は、前記封止材および前記裏面保護材とは異なる材質からなることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。