JP2014116395A - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】裏面電極型太陽電池セルと配線基板とを備える太陽電池において、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セルと配線基板とを接合できる太陽電池およびその製造方法を提供する。
【解決手段】基板（シリコン基板１１）の一面に極性の異なる２種類の電極（Ｎ電極１５、Ｐ電極１６）が設けられた裏面電極型太陽電池セル１０と、絶縁性基材２１の一面に前記電極に対応する配線（Ｎ配線２２とＰ配線２３）が設けられた配線基板２０とを備え、裏面電極型太陽電池セル１０の電極と配線基板２０の配線とが電気的に接続され、絶縁性基材２１が裏面電極型太陽電池セル１０側に屈曲して、裏面電極型太陽電池セル１０の互いに隣り合う電極の間に窪みＫを形成する構成の太陽電池１およびその製造方法とした。
【選択図】図１
【解決手段】基板（シリコン基板１１）の一面に極性の異なる２種類の電極（Ｎ電極１５、Ｐ電極１６）が設けられた裏面電極型太陽電池セル１０と、絶縁性基材２１の一面に前記電極に対応する配線（Ｎ配線２２とＰ配線２３）が設けられた配線基板２０とを備え、裏面電極型太陽電池セル１０の電極と配線基板２０の配線とが電気的に接続され、絶縁性基材２１が裏面電極型太陽電池セル１０側に屈曲して、裏面電極型太陽電池セル１０の互いに隣り合う電極の間に窪みＫを形成する構成の太陽電池１およびその製造方法とした。
【選択図】図１
Description
本発明は、太陽光発電に用いることができる太陽電池およびその製造方法に関する。
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中の二酸化炭素の増加のような地球環境問題等から、クリーンなエネルギ源の開発が望まれており、特に太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発され、実用化され、そして発展の道を歩んでいる。
このような太陽電池としては、従来から、例えば単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面にシリコン基板とは反対の導電型の不純物を拡散することによってｐｎ接合を形成し、そのシリコン基板の受光面と裏面にそれぞれ電極を形成した両面電極型の太陽電池セルを複数接続して形成される太陽電池が主流となっている。
また、近年では、シリコン基板の受光面には電極を形成せずに、その裏面にＰ電極、Ｎ電極を形成する所謂裏面電極型太陽電池セルも開発されている。裏面電極型太陽電池セルにおいては、一般的に受光面に電極を有しないので電極によるシャドーロスがなく、シリコン基板の受光面と裏面とにそれぞれ電極を有する太陽電池に比べて高い出力を得ることが期待される。
また、太陽電池セルの接続を容易にするために配線基板を用いることが採用されており、裏面電極型太陽電池セルにおいて、絶縁性基材に配線を形成した配線基板を用いて接続することが模索されている。
また、このような電気的な接続作業を容易に行えるように、太陽電池セルと配線基板とを接着剤を用いて接着することで、太陽電池セル側の電極と配線基板に設ける配線とを接続する太陽電池およびその製造方法が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、配線基板は、絶縁性基板上に所望の配線パターンを形成したものであるが、この絶縁性基板として硬質基板を用いるもの以外に、樹脂フィルムなどの可撓性を有するフィルム基板を用いたものも既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献１に記載された太陽電池は、太陽電池セルと平板状の絶縁性基材に配線パターンを形成した配線基板との間に接着剤を充填して接着している構成であるので、太陽電池セルの電極非形成領域と絶縁性基材との間の隙間を多量の接着剤で埋める必要があった。
また、特許文献２に記載された樹脂フィルムを用いた基板であっても、単に平板状のフィルム基板を接着剤を用いて太陽電池セルに接着する場合には、同様に太陽電池セルの電極非形成領域と基板（絶縁性基材）との間の隙間を多量の接着剤で埋める必要が生じることは同じである。
このように、太陽電池セルと配線基板とを多量の接着剤を用いて接着する構成は生産性が悪化して問題となる。そのために、少ない接着剤を用いて接合できて生産性に優れた太陽電池およびその製造方法であることが望まれる。
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、裏面電極型太陽電池セルと配線基板とを備える太陽電池において、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セルと配線基板とを接合できる太陽電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、基板の一面に極性の異なる２種類の電極が設けられた裏面電極型太陽電池セルと、絶縁性基材の一面に前記電極に対応する配線が設けられた配線基板とを備える太陽電池であって、前記裏面電極型太陽電池セルの前記電極と前記配線基板の前記配線とが電気的に接続されており、前記絶縁性基材が、前記裏面電極型太陽電池セル側に屈曲して、前記裏面電極型太陽電池セルの互いに隣り合う前記電極の間に窪みを形成することを特徴としている。
この構成によると、絶縁性基材が、裏面電極型太陽電池セル側に屈曲して互いに隣り合う電極の間に窪みを形成するので、太陽電池セルと絶縁性基材との間の隙間に充填する接着剤の使用量を減らすことができる。また、この絶縁性基材を介して隣り合う電極間の絶縁性を確保することもできる。すなわち、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セルと配線基板とを接合できる太陽電池を得ることができる。
また、絶縁性基材の窪み部分が、裏面電極型太陽電池セルの互いに隣り合う電極の間で、裏面電極型太陽電池セルに接触することが好ましい。
また、絶縁性基材の窪み部分が、互いに隣り合う配線の対向する側面に接触することが好ましい。
また、前記裏面電極型太陽電池セルおよび前記配線基板が封止材を用いて封止されており、前記窪みに封止材が充填されて、配線基板の互いに隣り合う配線の間に絶縁性基材を介して封止材が存在することが好ましい。
また本発明は、基板の一面に極性の異なる２種類の電極が設けられた裏面電極型太陽電池セルと、絶縁性基材の一面に前記電極に対応する配線が設けられた配線基板とを備える太陽電池の製造方法であって、前記裏面電極型太陽電池セルの前記電極と前記配線基板の前記配線とが対向するように、前記配線基板上に前記裏面電極型太陽電池セルを配置するセル配置工程と、透光性基板、第１の封止材、前記裏面電極型太陽電池セルが配置された前記配線基板および第２の封止材をこの順で重ねた構造物とする積層工程と、前記配線基板の前記絶縁性基材を前記裏面電極型太陽電池セル側に屈曲させる基材屈曲工程と、前記構造物を加熱して、前記第１の封止材及び前記第２の封止材を軟化させて、前記裏面電極型太陽電池セルが配置された前記配線基板を封止する封止工程と、を含むことを特徴としている。この構成によると、絶縁性を確保するために接着剤を用いる必要がなくなるので、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セルと配線基板とを接合できる太陽電池の製造方法を得ることができる。
また、上記構成の太陽電池の製造方法において、絶縁性基材として可撓性を有するフィルム基材を用い、基材屈曲工程は、真空引きして前記フィルム基材を裏面電極型太陽電池セル側に屈曲させる真空引き工程であることが好ましい。
また、上記構成の太陽電池の製造方法において、基材屈曲工程および封止工程は、ラミネータ装置を用いて所定の加熱温度と所定の真空圧にて行う加熱真空圧着工程を介して一連の工程として行われることが好ましい。
本発明によれば、裏面電極型太陽電池セルの電極面に介装する配線基板の絶縁性基材が、裏面電極型太陽電池セル側に屈曲して、裏面電極型太陽電池セルの互いに隣り合う電極の間に窪みを形成することにより、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セルと配線基板とを接合できる太陽電池およびその製造方法を得ることができる。
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。また、同一構成部材については同一の符号を用い、重複する説明は適宜省略する。まず本実施形態に係る太陽電池について、図１を用いて説明する。
図１に、本発明の太陽電池１の一例の模式的な断面図を示す。この太陽電池１は、太陽電池セル１０と配線基板２０とを接合して、封止材２を介して一体に封止して太陽電池セル封止体を形成し、この太陽電池セル封止体の表裏両面を透光性基板３（ガラス基板）と耐候性フィルム４（バックフィルム）とで被覆して構成される。
ここで、太陽電池セル１０のｎ型またはｐ型のシリコン基板１１の受光面（太陽光が主に入射する側の面）には反射防止膜１２が形成されており、シリコン基板１１の裏面（受光面の反対側の面）にはｎ型不純物が拡散して形成されたｎ型不純物ドーピング領域１３と、ｐ型不純物が拡散して形成されたｐ型不純物ドーピング領域１４とが所定の間隔を空けて交互に形成されている。
すなわち、本実施形態に係る太陽電池セル１０は、基板（シリコン基板１１）の一面に極性の異なる２種類の電極が設けられた裏面電極型太陽電池セル１０であるので、以下、必要に応じて太陽電池セル１０と称することも、裏面電極型太陽電池セル１０と称することもある。
また、シリコン基板１１の裏面にはパッシベーション膜１７が形成されており、パッシベーション膜１７に形成されたコンタクトホールを通して、ｎ型不純物ドーピング領域１３に接触するようにＮ電極１５が形成され、ｐ型不純物ドーピング領域１４に接触するようにＰ電極１６が形成されている。
また、シリコン基板１１と反射防止膜１２との間に別のパッシベーション膜を形成する構成としてもよい。反射防止膜１２およびパッシベーション膜１７は、例えば窒化シリコン膜や酸化シリコン膜から形成することができる。
配線基板２０は、絶縁性基材２１上に所望の配線パターン（Ｎ配線２２とＰ配線２３）を形成したものをいい、絶縁性基材として硬質素材を用いるものと可撓性を有するフィルム素材を用いるものがある。本実施形態では、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などのポリエステル系のフィルムを用いた絶縁性基材２１を用いた可撓性を有する配線基板２０としている。
この配線基板２０は、例えば、基材となる絶縁性フィルムと金属箔を接着剤などを用いて貼り合わせ、金属箔表面に保護用のレジストを所望の形状に形成した後、露出した金属箔をエッチング処理し、レジストを除去することで、所望の配線パターンを有する配線基板２０が形成される。
すなわち、本実施形態に係る太陽電池は、基板（シリコン基板１１）の一面に極性の異なる２種類の電極が設けられた裏面電極型太陽電池セル１０と、絶縁性基材２１の一面に前記電極に対応する配線（Ｎ配線２２とＰ配線２３）が設けられた可撓性を有する配線基板２０とを備える太陽電池１である。
上記したように、配線基板２０は可撓性を有するフィルム基材から成るので、裏面電極型太陽電池セル１０と貼り合せた後、真空引きすることにより容易に屈曲させることができる。また、加熱しながら変形させることによっても容易に屈曲させることができる。いずれにしても、貼り合せる（接合する）相手部材の表面形状に応じて屈曲させることができる。
そのために、本実施形態に係る太陽電池１は、裏面電極型太陽電池セル１０の電極（Ｎ電極１５、Ｐ電極１６）と配線基板２０の配線（Ｎ配線２２とＰ配線２３）とが電気的に接続され、絶縁性基材２１が（所定の基材屈曲工程を介して）、裏面電極型太陽電池セル側に屈曲して、裏面電極型太陽電池セル１０の互いに隣り合う電極の間（互いに隣り合う配線の間）に窪みＫを形成する構成とされる。
この構成であれば、絶縁性基材２１が、裏面電極型太陽電池セル側に屈曲して互いに隣り合う電極（Ｎ電極１５とＰ電極１６）の間に窪みＫを形成するので、太陽電池セルと絶縁性基材２１との間の隙間に充填する接着剤の使用量を減らすことができる。また、この絶縁性基材２１を介して隣り合う電極間の絶縁性を確保することもできる。すなわち、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セル１０と配線基板２０とを接合できる太陽電池１を得ることができる。
また、絶縁性基材２１の窪み部分が、裏面電極型太陽電池セル１０の互いに隣り合う電極の間で裏面電極型太陽電池セル１０に接触する構成であれば、この隣り合う電極同士を確実に絶縁できるので、絶縁性を確保するために接着剤を用いる必要がなくなり、さらに、接着剤の使用量を減らすことができて好ましい。
また、絶縁性基材２１の窪み部分が、互いに隣り合う配線の対向する側面に接触することが好ましい。この構成であれば、隣り合う配線同士を確実に絶縁でき、さらに、隣り合う配線同士の間に封止材を充填できる。従って、この窪みＫに充填される封止材を介して、隣り合う配線同士を確実に絶縁できると共に、太陽電池セル１０と配線基板２０との位置ずれを確実に防止できる。また、電極間、配線間の隙間を封止材で埋めることができるので、太陽電池１の機械的強度を向上させることができる。
次に、図２を用いて太陽電池セル１０に設ける電極（Ｎ電極１５、Ｐ電極１６）について説明し、図３を用いてＮ配線２２とＰ配線２３を備える配線基板２０について説明する。
本実施形態に係る太陽電池セル１０に設ける電極（Ｎ電極１５、Ｐ電極１６）は、例えば、図２に示すように、シリコン基板１１の一面に、帯状のＮ電極１５とＰ電極１６を図の上下方向に交互に設けた構成とされる。すなわち、基板の一面に極性の異なる２種類の電極が櫛歯状に交互に設けられている。
また、この電極に電気的に接続される配線を備えた配線基板２０は、例えば、図３に示すように、複数の太陽電池セル１０を一体に接合する長寸形状とされる。本実施形態に係る配線基板２０は、図３に示すように４枚の太陽電池セル１０を一体に接合する長さを有する。そして、この長さの絶縁性基材２１に、４枚の太陽電池セル１０が有する帯状のＮ電極１５とＰ電極１６に対応したＮ配線２２とＰ配線２３がそれぞれ一体に形成されている。
また、隣り合う太陽電池セル１０にそれぞれ対応するＮ配線２２とＰ配線２３を電気的に接続するための接続用電極２４が設けられており、絶縁性基材２１の長手方向の一方の端部にバスバーＰ電極２５、他方の端部にバスバーＮ電極２６が設けられている。
また、図示はしていないが、接合する太陽電池セル１０の位置合わせのためのマークやスリットなどを設け、複数の太陽電池セル１０を正確な位置に接合できる（貼り合せる）ようにして、配線の接続誤差を抑制できることが好ましい。
この配線基板２０に太陽電池セル１０を接着して太陽電池セル１０側の電極（Ｎ電極１５、Ｐ電極１６）と配線基板２０側の配線（Ｎ配線２２とＰ配線２３）を接合する。この電極と配線との接合は、従来公知の導電性接着剤やはんだを用いて行うことも可能であるが、太陽電池セル１０側の電極と配線基板２０側の配線を位置合わせした状態で、太陽電池セル１０と配線基板２０を接着することでも可能である。
そこで、本実施形態においては、電極や配線以外の領域の一部に接着剤を配置して配線基板２０に太陽電池セル１０を仮止めした状態で前述した封止材２を介して一体に封止することにより、太陽電池セル１０側の電極と配線基板２０側の配線を電気的に接続することが可能になる。
従って、配線基板２０の配線と太陽電池セル１０の電極との接続が、導電性接着剤やはんだを用いることなく、直接接触して接続可能になるので、製造工程の短縮化に加えて、接続部における電気抵抗を低くすることができ、太陽電池の電気特性を良好なものにできる。
この接着剤を配置する領域は、例えば、図４に示す例（第１実施形態）では、１枚の太陽電池セル１０に対して対角線上の２か所に設けている。
すなわち、図４に示す第１実施形態では、配線基板２０の絶縁性基材２１に、それぞれの太陽電池セル１０を接合する位置の対角線上の２か所に接着剤ＳＢ１、ＳＢ２を配置する。それから、太陽電池セル１０側の電極（Ｎ電極１５、Ｐ電極１６）と配線基板２０側の配線（Ｎ配線２２とＰ配線２３）との位置を合致させるようにして、太陽電池セル１０を配線基板２０に仮止めする。
このように本実施形態においては、太陽電池セル１０の外周部において、部分的に接着剤ＳＢ（ＳＢ１、ＳＢ２）を用いて配線基板２０を接着している。この接着剤ＳＢは絶縁性を有する接着剤（粘着剤を含む）であることが好ましく、例えば、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ゴム系接着剤、などを用いることができる。
なお、配線基板２０の絶縁性基材２１と太陽電池セル１０の間に、これらの密着性を高めるために、隙間を埋めるように樹脂が配置されていてもよい。
全ての太陽電池セル１０を配線基板２０に仮止めした後、前述した封止材２や透光性基板３や耐候性フィルム４などを積層構成する積層工程と、封止材２を加熱して軟化させた後で硬化させる封止工程を行う。
封止材２は、ＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）樹脂などの透光性封止材を用いることが好ましく、貼り合せた太陽電池セル１０と配線基板２０の上下にシート状のＥＶＡ樹脂を積層して加熱しながら真空圧着する封止工程を行うことにより、太陽電池セル１０と配線基板２０とを一体に封止した構成の封止材２を形成することができる。
このように、太陽電池セル１０と配線基板２０とその他の部材を積層して構成される構造物を所定の温度に加熱しながら所定の真空圧まで真空引きする封止工程を行うことにより、絶縁性基材２１を裏面電極型太陽電池セル１０側に屈曲させて窪みＫを形成し、軟化した封止材が、この窪みＫに充填されることとなる。
すなわち、封止工程における所定の温度や所定の真空圧は、使用する絶縁性基材２１が屈曲して窪みＫを形成すると共に、使用する封止材が軟化して窪みＫに充填される温度であり真空圧である。このようにして、配線基板２０の互いに隣り合う配線の間に絶縁性基材２１を介して封止材が存在することにより、太陽電池セル１０と配線基板２０との圧着度が向上し、隣り合う電極間の絶縁性を高めることができる。従って、太陽電池セル１０側の電極と配線基板２０側の配線との電気的な接続を確実にすることが可能になり、電極間の絶縁性を確保するために接着剤を多量に用いる必要がなく、生産性に優れた太陽電池１を提供することが可能になる。
このように封止工程においては所定温度まで加熱するので、接着剤ＳＢとしては、この所定温度に曝された場合でも安定した接着性を示すものを用いることが好ましい。また、加熱後も安定した接着性を発揮することにより、太陽電池セル１０と配線基板２０との電気的接続の確実性を維持することができる。
絶縁性基材２１は、比較的安価であり確実な絶縁性を発揮すると共に、真空引きすることにより太陽電池セル１０側に屈曲して窪みＫを形成する材質であり厚みであることが好ましいので、本実施形態においては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などのポリエステル系のフィルムを用いている。また、その厚みは、２５〜１５０μｍ程度が好ましく、５０〜１００μｍ程度がさらに好ましいといえる。
次に、本実施形態に係る太陽電池の製造方法について図５、図６を用いてさらに説明する。
本実施形態に係る太陽電池の製造方法は、基板（シリコン基板１１）の一面に極性の異なる２種類の電極が設けられた裏面電極型太陽電池セル１０と、絶縁性基材２１の一面に前記電極に対応する配線が設けられた配線基板２０とを備える太陽電池１の製造方法である。
また、裏面電極型太陽電池セル１０の電極と配線基板２０の配線とが対向するように、配線基板上に裏面電極型太陽電池セル１０を配置するセル配置工程と、透光性基板３、第１の封止材２Ａ、裏面電極型太陽電池セル１０が配置された配線基板２０および第２の封止材２Ｂをこの順で重ねた構造物とする積層工程と、配線基板２０の絶縁性基材２１を裏面電極型太陽電池セル側に屈曲させる基材屈曲工程と、構造物３０を加熱して、第１の封止材２Ａ及び第２の封止材２Ｂを軟化させて、裏面電極型太陽電池セル１０が配置された配線基板２０を封止する封止工程と、を含む。
例えば、図５にセル配置工程を説明する模式的な断面図を示し、図６に積層工程を説明する模式的な断面図を示す。図５に示すように、本実施形態に係るセル配置工程は、シリコン基板１１の一面に、極性の異なるＮ電極１５とＰ電極１６を交互に設けた構成の裏面電極型太陽電池セル１０に、樹脂フィルムから成る絶縁性基材２１にＮ配線２２とＰ配線２３を交互に設けた構成の配線基板２０を、例えば、その対角線上の２か所に接着剤ＳＢを介装して接着する。
ここで、接着剤ＳＢは、裏面電極型太陽電池セル１０の電極非形成領域に配置してもよいが、配線基板２０の配線非形成領域の方のスペースが広いため、生産性を考慮すると、配線基板２０側に配置する方が好ましい。
すなわち、図５に示す本実施形態に係るセル配置工程は、配線基板２０の配線と裏面電極型太陽電池セル１０の電極とが対向するように、配線基板２０上に裏面電極型太陽電池セル１０を配置する。ここで、配線基板２０の配線非形成領域の一部に配置した接着剤ＳＢが、裏面電極型太陽電池セル１０の電極非形成領域に接して、配線基板２０と裏面電極型太陽電池セル１０とが接着され、仮止めされる。
それから図６に示す積層工程において、上から、透光性基板３（ガラス基板）、シート状の第１の封止材２Ａ、裏面電極型太陽電池セル１０が仮止めされた配線基板２０、シート状の第２の封止材２Ｂ、耐候性フィルム４（バックフィルム）をこの順に積層した構造物３０を形成する。
次に、この構造物３０を、ラミネータ装置にセットする。そして、ラミネータ装置で所定の温度に加熱しながら所定の真空圧まで真空引きする封止工程を行うことにより、構造物３０をその上下方向に圧着する。すると、配線基板２０の絶縁性基材２１が軟化して、伸長しながらセル側に屈曲し、裏面電極型太陽電池セル１０側に窪みＫを形成する。
また、絶縁性基材２１が軟化して屈曲する過程において、裏面電極型太陽電池セル１０と配線基板２０との間の隙間を埋めるように、その隙間を小さくしていく。さらに、封止材２Ａ、２Ｂが軟化して、この窪みＫに充填される構成となる。また、第１の封止材２Ａと第２の封止材２Ｂは一体となり前述した封止材２を形成する。
ここで、配線基板２０の絶縁性基材２１を裏面電極型太陽電池セル側に屈曲させる基材屈曲工程と、構造物３０を加熱して、第１の封止材２Ａ及び第２の封止材２Ｂを軟化させて、裏面電極型太陽電池セル１０が配置された配線基板２０を封止する封止工程とは、上記したラミネータ装置を用いて一連の工程として行ってもよいが、これらの基材屈曲工程と封止工程とをそれぞれ独立させて行ってもよい。
その場合には、配線基板２０と裏面電極型太陽電池セル１０とを接着して仮止めした後、真空引きする方法や、熱風を吹き付けて加熱しながらエアー圧により圧着する方法などを採用することができる。ただ、太陽電池１の製造工程においては、加熱しながら真空引きする封止工程が採用されるので、この封止工程を利用して、基材屈曲工程を実施することができる。このように、基材屈曲工程と封止工程を一連の工程として行う方法であれば、製造工程の短縮化を図ることが可能になり、コスト的にも工程単純化のためにも有効な製造方法となって好ましい。
例えば、所定の加熱温度と所定の真空圧で加熱真空圧着工程を行うラミネータ装置を介して、基材屈曲工程および封止工程を一連の工程として実施することができる。この構成であれば、製造工程の短縮化を図ることが可能になり、コスト的にも工程単純化のためにも有効な製造方法となって好ましい。
すなわち、ラミネータ装置を用いて真空圧着工程と加熱硬化工程を一連の工程として行うことにより、上記の基材屈曲工程と封止工程を連続して実施できる。例えば、裏面電極型太陽電池セル１０と封止材２（ＥＶＡ）と透光性基板３と耐候性フィルム４を一体に積層した構造体３０をラミネータ装置に設置して、真空排気しながら、１４０℃で７分間保持した（真空圧着工程）後、１４５℃で４０分間加熱する（加熱硬化工程）ことによりＥＶＡが硬化して裏面電極型太陽電池セル１０を圧着封止し、太陽電池１を作製する。
なお、上記では、セル配置領域の外周部近傍で配線基板の配線非形成領域の一部において、接着剤（粘着材）ＳＢを、一枚のセル（裏面電極型太陽電池セル１０）に対して対角線上の２か所に点状に設ける構成（第１実施形態）について説明したが、この接着剤（粘着材）ＳＢの配置位置はこのような構成に限定されるものではない。
例えば、図７に示す例（第２実施形態）では、セルの一辺に対して複数個所（一辺に対して２箇所で、セル一枚に対して合計４箇所）の点状に配置した接着剤ＳＢ１〜ＳＢ４を採用している。また、図８に示す例（第３実施形態）では、互いに対向する辺の２箇所にライン状に配置した接着剤ＳＢ５、ＳＢ６を採用している。
いずれにしても、セル配置領域の外周部近傍で配線基板２０の配線非形成領域の一部に接着剤ＳＢ（ＳＢ１〜ＳＢ６）を配置して、配線基板２０と太陽電池セル１０とを貼り合せることは同じである。すなわち、基板内部の配線形成領域には接着剤（粘着剤を含む）
を配置する必要はないので、接着剤や粘着剤の量は少なくてよい。
を配置する必要はないので、接着剤や粘着剤の量は少なくてよい。
すなわち、必要な接着剤や粘着剤の量は、基材屈曲工程や封止工程において、配線基板２０と太陽電池セル１０とが位置ずれしない程度に接着できて仮止めできる程度であればよく、セル配置領域の外周部近傍の複数個所に、点状あるいはライン状に接着剤ＳＢ（ＳＢ１〜ＳＢ６）を設置しておくだけでよい。
上記したように、本実施形態に係る太陽電池の製造方法は、電極や配線以外の領域の一部に接着剤ＳＢを配置して可撓性を有する配線基板２０と太陽電池セル１０と、を仮止めするセル配置工程と、構造物３０を形成する積層工程と、配線基板２０の絶縁性基材２１を太陽電池セル側に屈曲させる基材屈曲工程と、構造物３０を加熱して封止する封止工程とを含む。
この太陽電池の製造方法であれば、配線形成領域内の絶縁性を確保するために接着剤を用いる必要がなくなるので、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セル１０と配線基板２０とを接合できる太陽電池の製造方法を得ることができる。
上記のような工程を経て太陽電池１を作製し、図９に示すように、太陽電池１の周囲にアルミ製の枠体４０を取り付け、外部へ電気を取り出すために端子ボックス８を取り付けてモジュール化した太陽電池モジュールＭを完成する。太陽電池モジュールＭが生成する電気は出力ケーブル８１を介して取り出すことができる。
また、ガラス基板３以外の部分を、水分の透過を抑制する機能を有する金属フィルムと、絶縁性を有する樹脂フィルムとを積層した積層フィルムで覆うことによって、太陽電池１への水分の浸入を有効に抑制する構成とし、さらにこの外周にアルミ製の枠体４０を嵌め込む構成としてもよい。
上記したように、本発明の請求項１に対応した課題を解決する手段は、基板（シリコン基板１１）の一面に極性の異なる２種類の電極（Ｎ電極１５、Ｐ電極１６）が設けられた裏面電極型太陽電池セル１０と、絶縁性基材２１の一面に前記電極に対応する配線（Ｎ配線２２とＰ配線２３）が設けられた配線基板２０とを備える太陽電池１であって、裏面電極型太陽電池セル１０の電極と配線基板２０の配線とが電気的に接続されており、絶縁性基材２１が、裏面電極型太陽電池セル１０側に屈曲して、裏面電極型太陽電池セル１０の互いに隣り合う電極の間に窪みＫを形成することである。
この請求項１に対応した効果は、絶縁性基材２１が、裏面電極型太陽電池セル側に屈曲して互いに隣り合う電極の間に窪みＫを形成するので、太陽電池セル１０と絶縁性基材２１との間の隙間に充填する接着剤の使用量を減らすことができる。また、この絶縁性基材２１を介して隣り合う電極間の絶縁性を確保することもできる。すなわち、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セル１０と配線基板２０とを接合できる太陽電池１を得ることができる。
請求項２に対応した課題を解決する手段は、絶縁性基材２１の窪み部分が、裏面電極型太陽電池セル１０の互いに隣り合う電極の間で、裏面電極型太陽電池セル１０に接触することである。この請求項２に対応した効果は、隣り合う電極同士を確実に絶縁できるので、絶縁性を確保するために接着剤を用いる必要がなくなり、さらに、接着剤の使用量を減らすことが可能になる。
請求項３に対応した課題を解決する手段は、絶縁性基材２１の窪み部分が、互いに隣り合う配線の対向する側面に接触することである。この請求項３に対応した効果は、隣り合う配線同士を確実に絶縁でき、さらに、隣り合う配線同士の間に封止材を充填できる。
請求項４に対応した課題を解決する手段は、裏面電極型太陽電池セル１０および配線基板２０が封止材２を用いて封止されており、窪みＫに封止材２が充填されて、配線基板２０の互いに隣り合う配線の間に絶縁性基材２１を介して封止材が存在することである。この請求項４に対応した効果は、窪みＫに充填される封止材を介して、隣り合う電極と配線との接続部間を確実に絶縁し、さらに、太陽電池セル１０と配線基板２０との位置ずれを確実に防止することができる。
請求項５に対応した課題を解決する手段は、基板の一面に極性の異なる２種類の電極が設けられた裏面電極型太陽電池セル１０と、絶縁性基材２１の一面に前記電極に対応する配線が設けられた配線基板２０とを備える太陽電池１の製造方法であって、裏面電極型太陽電池セル１０の電極と配線基板２０の配線とが対向するように、配線基板上に裏面電極型太陽電池セル１０を配置するセル配置工程と、透光性基板３、第１の封止材２Ａ、裏面電極型太陽電池セル１０が配置された配線基板２０および第２の封止材２Ｂをこの順で重ねた構造物３０とする積層工程と、配線基板２０の絶縁性基材２１を裏面電極型太陽電池セル側に屈曲させる基材屈曲工程と、構造物３０を加熱して、第１の封止材２Ａ及び第２の封止材２Ｂを軟化させて、裏面電極型太陽電池セル１０が配置された配線基板２０を封止する封止工程と、を含むことである。この請求項５に対応した効果は、隣り合う電極間の絶縁性を確保するために接着剤を用いる必要がなくなるので、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セル１０と配線基板２０とを接合できる太陽電池１の製造方法を得ることができる。
請求項６に対応した課題を解決する手段は、絶縁性基材として可撓性を有するフィルム基材を用い、基材屈曲工程は、真空引きして前記フィルム基材を裏面電極型太陽電池セル側に屈曲させる真空引き工程であることである。この請求項６に対応した効果は、可撓性を有するフィルム基材を真空引きして、基材屈曲工程を容易に実施することができる。
請求項７に対応した課題を解決する手段は、基材屈曲工程および封止工程は、ラミネータ装置を用いて所定の加熱温度と所定の真空圧にて行う加熱真空圧着工程を介して一連の工程として行われる太陽電池１の製造方法としたことである。この請求項７に対応した効果は、所定の温度に加熱して真空圧着を行う加熱真空圧着工程を介して、基材屈曲工程と封止工程を一連の工程として実施することができる。従って、製造工程の短縮化を図ることが可能になり、コスト的にも工程単純化のためにも有効な製造方法となる。
上記したように、本発明によれば、裏面電極型太陽電池セルの電極面に介装する配線基板の絶縁性基材が、裏面電極型太陽電池セル側に屈曲して、裏面電極型太陽電池セルの互いに隣り合う電極の間に窪みを形成することにより、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セルと配線基板とを接合できる太陽電池およびその製造方法を得ることができる。
また、配線基板の配線と裏面電極型太陽電池セルの電極との接続が、導電性接着剤を用いることなく、直接接触して接続可能になるので、製造工程の短縮化に加えて、接続部における電気抵抗を低くすることができ、太陽電池の電気特性を良好にできる。
本発明に係る太陽電池およびその方法は、多量の接着剤を用いることなく太陽電池セルと配線基板とを接合できるので、製造工程の短縮化と低コスト化を図ることが求められる太陽電池およびその製造方法に好適に利用可能となる。
１ 太陽電池
２ 封止材
３ 透光性基板
４ 耐候性フィルム
１０ 太陽電池セル（裏面電極型太陽電池セル）
１１ シリコン基板
１２ 反射防止膜
１３ ｎ型不純物ドーピング領域
１４ ｐ型不純物ドーピング領域
１５ Ｎ電極
１６ Ｐ電極
１７ パッシベーション膜
２０ 配線基板
２１ 絶縁性基材
２２ Ｎ配線
２３ Ｐ配線
３０ 構造物
４０ 枠体
Ｋ 窪み
Ｍ 太陽電池モジュール
ＳＢ（ＳＢ１〜ＳＢ６） 接着剤
２ 封止材
３ 透光性基板
４ 耐候性フィルム
１０ 太陽電池セル（裏面電極型太陽電池セル）
１１ シリコン基板
１２ 反射防止膜
１３ ｎ型不純物ドーピング領域
１４ ｐ型不純物ドーピング領域
１５ Ｎ電極
１６ Ｐ電極
１７ パッシベーション膜
２０ 配線基板
２１ 絶縁性基材
２２ Ｎ配線
２３ Ｐ配線
３０ 構造物
４０ 枠体
Ｋ 窪み
Ｍ 太陽電池モジュール
ＳＢ（ＳＢ１〜ＳＢ６） 接着剤
Claims (7)
- 基板の一面に極性の異なる２種類の電極が設けられた裏面電極型太陽電池セルと、絶縁性基材の一面に前記電極に対応する配線が設けられた配線基板とを備える太陽電池であって、
前記裏面電極型太陽電池セルの前記電極と前記配線基板の前記配線とが電気的に接続されており、
前記絶縁性基材が、前記裏面電極型太陽電池セル側に屈曲して、前記裏面電極型太陽電池セルの互いに隣り合う前記電極の間に窪みを形成することを特徴とする太陽電池。 - 前記絶縁性基材の窪み部分が、前記裏面電極型太陽電池セルの互いに隣り合う前記電極の間で、前記裏面電極型太陽電池セルに接触することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
- 前記絶縁性基材の窪み部分が、互いに隣り合う前記配線の対向する側面に接触す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。
- 前記裏面電極型太陽電池セルおよび前記配線基板が封止材を用いて封止されており、前記窪みに封止材が充填されて、前記配線基板の互いに隣り合う前記配線の間に前記絶縁性基材を介して前記封止材が存在することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池。
- 基板の一面に極性の異なる２種類の電極が設けられた裏面電極型太陽電池セルと、絶縁性基材の一面に前記電極に対応する配線が設けられた配線基板とを備える太陽電池の製造方法であって、
前記裏面電極型太陽電池セルの前記電極と前記配線基板の前記配線とが対向するように、前記配線基板上に前記裏面電極型太陽電池セルを配置するセル配置工程と、
透光性基板、第１の封止材、前記裏面電極型太陽電池セルが配置された前記配線基板および第２の封止材をこの順で重ねた構造物とする積層工程と、
前記絶縁性基材を前記裏面電極型太陽電池セル側に屈曲させる基材屈曲工程と、
前記構造物を加熱して、前記第１の封止材及び前記第２の封止材を軟化させて、前記裏面電極型太陽電池セルが配置された前記配線基板を封止する封止工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記絶縁性基材として可撓性を有するフィルム基材を用い、前記基材屈曲工程は、真空引きして前記フィルム基材を前記裏面電極型太陽電池セル側に屈曲させる真空引き工程であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記基材屈曲工程および前記封止工程は、ラミネータ装置を用いて所定の加熱温度と所定の真空圧にて行う加熱真空圧着工程を介して一連の工程として行われることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
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