JP2016032019A - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池モジュールの製造時に太陽電池素子に割れ，クラックの発生を低減できる優れた太陽電池モジュールの製造方法を提供すること。【解決手段】 電極を備えている太陽電池素子を複数有し、互いに隣り合う前記太陽電池素子の電極同士がハンダおよび長尺のインターコネクタを介して電気的に接続される太陽電池モジュールの製造方法であって、前記太陽電池素子の前記電極の上に、前記ハンダおよび前記インターコネクタを配置する配置工程と、前記インターコネクタの上に、１箇所以上の部位を加熱する加熱ユニットおよび１箇所以上の部位を冷却する冷却ユニットを配置して、前記ハンダを前記加熱ユニットで加熱するとともに、前記ハンダの周囲を前記冷却ユニットで冷却する加熱冷却工程と、を備えている。【選択図】 図７

Description

本発明は太陽電池モジュールの製造方法に関する。

一般に、結晶系シリコンを半導体基板とした太陽電池素子を複数用いた太陽電池モジュールは、通常、長尺の導線であるインターコネクタを互いに隣り合う太陽電池素子の電極同士に取り付けている。これにより、複数の太陽電池素子を電気的に接続して、所定の電気出力を得るようにしている。

太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池素子の電極にインターコネクタをハンダ付けによって接続する場合、接続する材料間の熱膨張率の違いによって熱応力が生じる。このため、太陽電池素子に反りが発生して、太陽電池素子に割れ，クラックが発生し、製造歩留りを低下させることがあった。

特に、バックコンタクト型の太陽電池素子を用いた場合、プラス側およびマイナス側の両電極が太陽電池素子の裏面側（非受光面側）に配置されているので、インターコネクタが全て太陽電池素子の裏面側へ接続される。このため、太陽電池素子に大きな反りが発生しやすく、製造歩留りへの悪影響が大きい。

そこで、バックコンタクト型の太陽電池素子にインターコネクタをハンダ付けで接続した後に、太陽電池素子を変形させる。これにより、太陽電池素子の一部領域をインターコネクタ側に突出させることによって、太陽電池素子の反りを小さくすることが提案されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

国際公開第２０１０／８７４６０号

しかしながら、上述の太陽電池モジュールの製造方法では、太陽電池素子にインターコネクタで接続した直後に、反りが生じている太陽電池素子を変形させるので、太陽電池素子に割れ，クラックが発生しやすい。

そこで、本発明の一つの目的は、太陽電池モジュールの製造時に太陽電池素子に割れ，クラックの発生を低減できる優れた太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明の一形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、電極を備えている太陽電池素子を複数有し、互いに隣り合う前記太陽電池素子の電極同士がハンダおよび長尺のインターコネクタを介して電気的に接続される太陽電池モジュールの製造方法であって、前記太陽電池素子の前記電極の上に、前記ハンダおよび前記インターコネクタを配置する配置工程と、前記インターコネクタの上に、１箇所以上の部位を加熱する加熱ユニットおよび１箇所以上の部位を冷却する冷却ユニットを配置して、前記ハンダを前記加熱ユニットで加熱するとともに、前記ハンダの周囲を前記冷却ユニットで冷却する加熱冷却工程とを備えている。

上記の太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池モジュールの製造工程中に太陽電池素子に大きな反りを生じさせることがなく、インターコネクタと太陽電池素子とを接続することが可能となる。これにより、割れおよびクラックの発生を低減することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子の平面図であり、図１（ａ）は太陽電池素子の受光面側に形成された電極形状の一例を示す平面図であり、図１（ｂ）は太陽電池素子の裏面側に形成された電極形状の一例を示す平面図である。 図２は、図１に示す太陽電池素子の部分拡大断面図であり、図２（ａ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線の矢印方向における断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）のＹ−Ｙ線の矢印方向における断面図である。 図３は、図１（ｂ）のＡ部における部分拡大平面図である。 図４は、図４（ａ）は絶縁膜を形成した後の図１（ｂ）のＡ部における部分拡大平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＹ０−Ｙ０線における断面構造を示す断面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを示す図であり、図５（ａ）は太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネルの分解断面図であり、図５（ｂ）は、受光面側から見た平面図である。 図６は、２つの太陽電池素子の裏面側において太陽電池素子同士を直列に接続した様子を示す平面図である。 図７は、（ａ）は、配置工程における図６におけるＸ０−Ｘ０の断面を示すものであり、（ｂ）は、加熱冷却工程における図６におけるＸ０−Ｘ０の断面を示すものである。 図８は、加熱冷却工程におけるインターコネクタの幅方向の断面図である。 図９は、冷却部材を有する冷却ユニットを用いた場合の加熱冷却工程におけるインターコネクタの幅方向の断面図である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、他の実施系他に係る加熱冷却工程の流れを示す断面図である。 図１１は、インターコネクタと加熱ユニットとの間に金属箔を配置した場合の断面図である。 図１２は、加熱ユニット、押圧ユニットおよび冷却ユニットを上から見た様子を示す平面図である。

本発明に係る太陽電池モジュールの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は模式的に示したものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は適宜変更し得る。

＜＜太陽電池素子＞＞
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを構成するバックコンタクト型の太陽電池素子について、図１および図２を用いて説明する。

図１（ａ）に示すように、太陽電池素子１は、太陽光を主に受光する第１主面である受光面１ａと、図１（ｂ）に示すように、第１主面の反対側に位置する裏面（非受光面）１ｂとを有する。そして、図２に示すように、受光面１ａ側と裏面１ｂ側とを貫通する複数の貫通孔８を有する半導体基板５を備えている。また、この貫通孔８の内部には導電性充填材が充填され、一極性の電極２は貫通孔電極２ｂを有している。

半導体基板５の受光面１ａ側に形成された受光面電極２ａは、図１（ａ）に示すように、一極性の電極２の一つであり、複数本の直線状細線の電極がほぼ等間隔に設けられている。さらに、各々１本の受光面電極２ａ上には、貫通孔電極２ｂが１〜５個程度接続されている。

一本の受光面電極２ａに複数の貫通孔電極２ｂを備えることが、一つの貫通孔電極２ｂにおける電流密度を小さくし、太陽電池素子の直列抵抗成分を低減できるため望ましい。

受光面１ａの電極に対応する裏面１ｂに形成された電極は以下の通りである。図１（ｂ）に示すように、貫通孔電極２ｂの直下に、これと電気的に接続された一極性の電極２の一つである矩形状の第１電極２ｃが、複数個、一直線上にほぼ一定間隔で配置されている。そして、第１電極２ｃの一つには、貫通孔電極２ｂが一つまたは複数個、接続されている。

さらに、裏面１ｂには、一極性の電極２とは異なる極性を持った他極性の電極３が設けられ、この他極性の電極３は集電電極３ａと出力電極３ｂとから成る。

すなわち、裏面１ｂには、上記の直線状に配置された第１電極２ｃと、その周辺部以外の部分に、アルミニウムなどを主成分とする電極材料を焼成して形成された集電電極３ａとが配置されている。そして、この集電電極３ａ上に銀を主成分とする導電ペーストから形成された出力電極３ｂが配置されている。

図３に図１（ｂ）のＡ部の拡大図を示す。図３に示すように、他極性の電極３の出力電極３ｂは、第１電極２ｃを挟んで対向する位置に設けられる。互いに対向する１対の出力電極３ｂ１、３ｂ２は連結部３ｃで電気的に接続されており、連結部３ｃは互いに隣り合う第１電極２ｃの間隙部に設けられる。出力電極３ｂは、集電電極３ａで集電された電力を流す出力取出電極としての機能を有する。

また、連結部３ｃの上には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、インターコネクタを取り付けたときに、インターコネクタによって一極性の電極２と他極性の電極３との間で短絡が起こらないように、連結部３ｃを覆うように絶縁膜１０が配置される。

また、半導体基板５は一導電型を有する。この半導体基板５の受光面１ａおよび裏面１ｂには、図２（ａ），（ｂ）に示すように、半導体基板５の導電型と異なる逆導電型半導体層６（第１逆導電型半導体層６ａ、第３逆導電型半導体層６ｃ）を有する。

また半導体基板５の貫通孔８の内面には、第２逆導電型半導体層６ｂが設けられている。

一導電型を示す半導体基板５としてボロンをドープしたｐ型のシリコン基板を使用する場合、このような逆導電型半導体層６はｎ型となり、例えばリンなどのｎ型不純物を半導体基板５の表面と貫通孔８の内面に拡散して形成される。

また、図２（ａ），（ｂ）において、集電電極３ａの電極材料として、特にアルミニウムを用いた場合、これを塗布、焼成して集電電極３ａを形成する際に、高濃度ドープ層４を同時に形成することができる。これにより、半導体基板５中で生成されたキャリアが効率よく集電される。ここで、高濃度とは半導体基板１における一導電型不純物の濃度よりも不純物濃度が大きいことを意味する。

このように、太陽電池素子１では、その受光面１ａおよび貫通孔８内部に、受光面電極２ａおよび貫通孔電極２ｂが配置される。また、裏面１ｂ上においては、逆導電型半導体層６上に第１電極２ｃが配置される。さらに、逆導電型半導体層６の非形成部には他極性の電極３として、集電電極３ａと出力電極３ｂとが配置される。

また、半導体基板５の一導電型（例えばｐ型）と逆導電型層（例えばｎ型）を電気的に分離（ｐｎ分離）するため、図１（ａ）に示すように、第１電極２を取り囲むように、その周辺部に分離溝９ａが設けられている。さらに、半導体基板５の裏面１ｂの外周端部に分離溝９ｂが設けられている。

なお、本発明の太陽電池モジュールに使用可能な太陽電池素子は、上述のものに限定されない。例えば、集電電極３ａ上に出力電極３ｂが配置されている太陽電池素子だけでなく、部分的には出力電極３ｂ上に集電電極３ａが配置されている太陽電池素子を用いてもよい。また、バックコンタクト型の太陽電池素子の場合で、貫通孔の無いＩＢＣと称するセルでも本発明の太陽電池モジュールに適用が可能である。

＜＜太陽電池素子の製造方法＞＞
次に、本実施形態に係る太陽電池素子の製造方法について説明する。

＜半導体基板の準備工程＞
まず、一導電型を示す半導体基板５として、例えばボロンなどがドープされたｐ型のシリコン基板を準備する。このシリコン基板は、シリコンインゴットから切り出された単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板からなるシリコン基板を用いればよく、シリコン基板の大きさは例えば一辺１４０〜１８０ｍｍ程度の矩形（正方形を含む）状であり、その厚みは１００〜２５０μｍ程度にすればよい。

＜電極用の貫通孔の形成工程＞
次に、半導体基板５の受光面１ａと裏面１ｂとの間に貫通孔８を形成する。貫通孔８は、機械的ドリル、ウォータージェットまたはレーザー装置等を用いて、例えば半導体基板５の受光面１ａ側から裏面１ｂ側に向けて形成される。特に、貫通孔８形成時または形成後のマイクロクラックの発生を抑えるために、レーザー装置が好適に用いられる。

レーザーとしては、例えばエキシマレーザー、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザーまたはＹＶＯ_４（イットリウム・バナデイト）レーザー等を使用することができる。

＜表面エッチング＞
貫通孔８を設けた半導体基板５の表面を、１０〜３０質量％程度、６０〜９０℃の水酸化ナトリウム水溶液で深さ１〜２０μｍ程度エッチングを施し、洗浄する。

これにより、貫通孔８内部の側面もエッチングされ、その表面が清浄化される。

＜逆導電型層の形成工程＞
次に、半導体基板５の表面に逆導電型半導体層６を形成する。逆導電型半導体層６を形成するためのｎ型化ドーピング元素としてはＰ（リン）を用い、シート抵抗が６０〜３００Ω／□程度のｎ型とすることでｐｎ接合部が形成される。

さらに、この逆導電型半導体層６の形成に例えば気相拡散法を用いた場合、半導体基板５の両面および貫通孔８の内壁に、同時に逆導電型半導体層６を形成することができる。

＜反射防止膜の形成工程＞
次に、第１逆導電型半導体層６ａの上に、反射防止膜７を形成することが好ましい。反射防止膜７の材料としては、窒化珪素膜や酸化チタン膜などを用いることができる。反射防止膜７の形成方法としては、プラズマ励起化学堆積（ＰＥＣＶＤ）法、蒸着法またはスパッタリング法などを用いることができる。

＜受光面電極および貫通孔電極の形成工程＞
次に、半導体基板５に、受光面電極２ａおよび貫通孔電極２ｂを形成する。これらの電極は、半導体基板５の受光面１ａにスクリーン印刷法などの塗布法を用いて導電性ペーストを塗布すればよく、例えば銀等からなる導電性ペーストを、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することによって形成される。

＜非受光面側電極の形成工程＞
次に、半導体基板５の裏面１ｂ上に、集電電極３ａを形成する。

集電電極３ａは、例えばスクリーン印刷法を用いて、半導体基板５の裏面１ｂ上に導電性ペーストを塗布すればよい。例えば、アルミニウム等からなる導電性ペーストを、集電電極３ａとなるような所定の電極形状に塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することによって集電電極３ａを形成できる。これにより、一導電型半導体不純物が高濃度に拡散された高濃度ドープ層４を形成することも可能となる。

次に、半導体基板５の裏面１ｂ上に、第１電極２、出力電極３ｂおよび連結部３ｃを形成する。上述の塗布法を用いて、半導体基板５の裏面１ｂに導電性ペーストを塗布すればよい。例えば、銀等からなる導電性ペーストを、例えば図１（ａ）の電極形状となるようにスクリーン印刷法を用いて塗布し、最高温度５００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することによって、第１電極２と出力電極３ｂと連結部３ｃとを形成する。

＜ｐｎ分離工程＞
ｐｎ分離は、裏面１ｂの周辺部のみに酸化珪素やアルミナなどの粉末を高圧で吹きつけて、裏面１ｂの周辺部の逆導電型層を削り取るブラスト加工法、または裏面１ｂの周辺端部に分離溝９ｂを形成するレーザー加工法を用いることで可能である。

次に、第１電極２周辺部分のｐｎ分離を行う場合は、第１電極２、集電電極３ａ、連結部３ｃ以外の部分に、ＹＡＧレーザー（波長１０６４ｎｍ）、またはＳＨＧ（Second Harmonic Generation）−ＹＡＧレーザー（波長５３２ｎｍ）などを用いてレーザー光を照射し、図示されているように断面がＵ字状の分離溝９ａを形成することで行う。

ｐｎ分離工程は、上述のブラスト方法またはレーザー加工方法を用いたものに限定されない。例えばフッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ_３）との混合溶液などのエッチング液の液表面に、半導体基板５の裏面１ｂのみを接触させてもよい。この方法によっても裏面１ｂ側の逆導電型半導体層６をエッチングして除去できる。このようなウエットエッチングを用いる場合は、上述した非受光面側電極の形成工程の前にウエットエッチングを行う。そして、第１電極２ｃの形成に用いる導電ペーストをｐ型の半導体基板とのオーミックコンタクト性が抑制された銀を主成分のものを使用するか、第１電極２ｃの形成部分の半導体基板５に予め絶縁膜を形成するとよい。

なお、このｐｎ分離工程は、上述したｐ型の半導体基板だけでなくｎ型の半導体基板についても同様に適用が可能である。

＜絶縁膜の形成工程＞
さらに、他極性の電極３の連結部３ｃ上には、絶縁膜１０を形成する。図４（ａ），（ｂ）に示すように、連結部３ｃの少なくとも第１電極２ｃの延長部分には絶縁膜１０が形成される。絶縁膜１０は、例えばポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂またはエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を、スクリーン印刷法で１０〜１００μｍ程度に塗布し、大気雰囲気中で１００〜４００℃程度の温度で１〜６０分程度の条件下で硬化させることによって形成する。

以上のようにして、本実施形態の太陽電池素子１が完成する。

＜太陽電池モジュール＞
図５（ａ）に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュールＭは太陽電池パネルＰを有する。太陽電池パネルＰは、透光性部材１２と裏面保護材１３との間に、表側充填材１４および裏側充填材１５で封入した太陽電池素子１を配置した構造を有する。そして、太陽電池パネルＰの外周部には、図５（ｂ）に示すように、枠体１８を取り付けている。さらに、太陽電池パネルＰの裏面には、発電電力を出力配線１６を通じて外部回路に出力するための端子箱１７を取り付けている。

透光性基板１２としては、ガラスまたはポリカーボネート樹脂などからなる基板を用いる。ここでガラスとしては、例えば、白板強化ガラス、倍強化ガラスまたは熱線反射ガラスなどを用いる。また、樹脂であれば、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂を用いる。透光性基板３１は、白板強化ガラスであれば、厚さ３〜５ｍｍ程度であればよい。また、化学強化の軽量ガラスであれば、厚さ０．５〜２ｍｍ程度であればよい。

表面側充填材１４および裏面側充填材１５は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から成り、Ｔダイと押し出し機とによって厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものを用いる。これらはラミネート装置によって減圧下にて加熱加圧を行うことで、軟化、融着して他の部材と一体化する。

裏面保護材１３は水分を透過を抑制するように、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシートなどを用いることができる。

＜太陽電池素子の接続について＞
上述のような電極を備えている複数の太陽電池素子１は、その裏面側においてインターコネクタ１１によって互いに電気的に接続されている。すなわち、本実施形態に係る太陽電池素子１の接続では、互いに隣り合う太陽電池素子１の電極同士がハンダおよび長尺のインターコネクタ１１を介して電気的に接続される。

本実施形態に係るインターコネクタ１１は、例えば厚さ０．１〜０．６ｍｍ程度であり、幅１．０〜４．０ｍｍ程度の直線形状の銅またはアルミニウムなどの長尺の良導電性金属から成る。また、インターコネクタ１１の長さは、太陽電池素子１の大きさ、接続する太陽電池素子の間の間隔などを考慮して最適な長さに決定すればよいが、一般的な１５０〜１６０ｍｍ角程度の太陽電池素子１では、例えば２８０〜３４０ｍｍ程度である。

図６は本実施形態に係る２つの太陽電池素子１Ｓと太陽電池素子１Ｔとを直列に接続した状態を示したものである。図６において、１１（１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）はインターコネクタを示す。本実施形態においては、太陽電池素子１Ｓの他極性の電極３の出力電極３ｂ２と、太陽電池素子１Ｔの一極性の電極２の第１電極２ｃとが一直線上に並ぶように太陽電池素子１Ｓ、１Ｔが配置されている。このため、太陽電池素子１Ｓと太陽電池素子１Ｔとの接続は、図６に示すように、直線状のインターコネクタ１１を用いて、各電極と
インターコネクタ１１をハンダで接着することによって、電気的に接続することができる。

＜太陽電池素子の接続方法＞
次に、インターコネクタ１１を介した太陽電池素子の接続方法について説明する。本実施形態では、太陽電池素子１の電極の上に、ハンダおよびインターコネクタ１１を配置する配置工程と、インターコネクタ１１の上に、１箇所以上の部位を加熱する加熱ユニットおよび１箇所以上の部位を冷却する冷却ユニットを配置して、上記ハンダを加熱ユニットで加熱するとともに、上記ハンダの周囲を上記冷却ユニットで冷却する加熱冷却工程と、を行う。以下に配置工程および加熱冷却工程について詳述する。

まず、配置工程として、図７（ａ）に示すように太陽電池素子１の電極（一極性の電極２の第１電極２ｃと他極性の電極３の出力電極３ｂ２）の各々の上に、ハンダ２０およびインターコネクタ１１を配置する。

このハンダ２０の配置においては、例えば、ディスペンサーなどを用いて、ハンダペーストを太陽電池素子１の電極の上に、適量ずつ配置していくように、ハンダ２０を太陽電池素子１の電極の上に間隔を空けて複数箇所に配置することで可能である。ただし、インターコネクタ１１の略全面にディッピングまたはメッキなどによって、ハンダを１０〜２０μｍ程度、予めコーティングしておくことが、工数の削減になり望ましい。

その後、図７（ｂ）に示す加熱冷却工程として、太陽電池素子１の電極（図７では例として他極性の電極３の出力電極３ｂ２を示す）の直上に位置するインターコネクタ１１の部分に加熱ユニット１９を配置する。また、加熱ユニット１９の両側には冷却ユニット２４を配置しておく。

加熱ユニット１９は、例えば主として窒化珪素やアルミナなどから成るセラミックヒーターであり、形状、大きさは太陽電池素子１の電極の大きさ、形状やインターコネクタ１１の寸法により最適に決定すればよいが、例えば、縦、横（図７（ｂ）のＸ、Ｙ方向）２〜５ｍｍ程度、高さ（Ｚ方向）２０〜５０ｍｍ程度の直方体状で棒状のものを用いる。

冷却ユニット２４は、例えば直方体状の直方体部を有しており、この直方体部は銅またはアルミニウムなどの熱伝導の比較的良い金属で作製される。冷却ユニット２４の直方体部は、その内部に空洞を有しており、この空洞部分に冷媒（冷却可能な媒体であればよく、例えば、液体でもよいし、気体等でもよい。以下、同様とする。）が外部から流通される。これにより、冷却ユニット２４の表面温度は、常に所定の温度（例えば３０℃程度）以下に維持されるようにしている。冷却ユニット２４の直方体状部の大きさは、太陽電池素子１の電極間距離やインターコネクタ１１の寸法により最適に決定すればよいが、例えば縦（図７（ｂ）のＹ方向）２〜５ｍｍ程度、横（Ｘ方向）５〜２０ｍｍ程度、高さ（Ｚ方向）１０〜５０ｍｍ程度である。

また、加熱ユニット１９および冷却ユニット２４は、各々シーケンサーなどにより制御されたエアーシリンダー（不図示）に接続されており、上下方向（図７のＺ方向）に動くようになっている。また、加熱ユニット１９および冷却ユニット２４は、いずれも下がりきった位置の近傍部分では、太陽電池素子１が割れることが無いように構成されている。例えば、スプリングなどの作用により一定の圧力で、太陽電池素子１上のインターコネクタ１１と当接するように構成されている。

まず、加熱ユニット１９に通電して、加熱ユニット１９の下端部の温度を３００〜９００℃程度に昇温し、維持しておく。また、冷却ユニット２４内部には冷媒を通しておく。
その後、図７（ｂ）に示すように、加熱ユニット１９および冷却ユニット２４をほぼ同時に下げる。そして、加熱ユニット１９および冷却ユニット２４の各々の下端部を太陽電池素子１の電極の直上のインターコネクタ１１に当接させる。この当接後、０．２〜３秒程度して、太陽電池素子１の電極とインターコネクタ１１の間のハンダが溶融したら、加熱ユニット１９のみを上げる。一方、冷却ユニット２４はインターコネクタ１１に当接した状態を維持する。溶融したハンダが固化し、加熱ユニット１９と当接していた部分のインターコネクタ１１の温度が１００℃程度以下に低下するまで、約１〜１０秒程度維持する。その後、冷却ユニット２４をインターコネクタ１１から上げる。この加熱冷却工程を図６に示す太陽電池素子１Ｓ、１Ｔのすべての電極に対して繰り返し行うことにより、太陽電池素子１の接続を行う。

このように、本実施形態に係る太陽電池素子１の接続方法では、ハンダ付け時にハンダ付けを行う部分のインターコネクタ１１と電極のみを加熱する。また、インターコネクタ１１のハンダ付けを行う部分の近傍部分を冷却ユニット２４により冷却する。これらによって、ハンダ付け時のインターコネクタ１１の熱膨張を抑制することができ、インターコネクタ１１を接続後の太陽電池素子１の反りを低減させることが可能となる。

なお、本実施形態で使用するハンダは、錫と鉛を主成分とする共晶ハンダ（融点１８３℃）などの有鉛ハンダの他、実質的に鉛が含有されていない無鉛ハンダでも使用可能である。例えば、錫が９９．２質量％、銀が０．３質量％および銅が０．５質量％程度の無鉛ハンダ（融点約２２５℃）などは、共晶ハンダよりも融点が高いので、ハンダ付け時にインターコネクタ１１の熱膨張する量も大きくなる。このため、本実施形態に係る太陽電池素子１の接続方法は、実質的に鉛が含有されていない無鉛ハンダを用いたときに、反りの低減の効果がより顕著になる。

また、加熱冷却工程において、上述の加熱ユニット１９と冷却ユニット２４を複数個配置して、複数箇所に配置したハンダ２０の全てを同時に加熱するようにしてもよい。これにより太陽電池素子１とインターコネクタ１１の接続時間を短縮することができる。

また、上述した配置工程の前に太陽電池素子１の電極の上にフラックスを部分的に配置することが望ましい。例えばパット印刷（タンポ印刷）方法を用いて、太陽電池素子１の電極上のみにフラックスを太陽電池素子１の電極上に塗布する。これにより、ハンダ付け強度を向上させて、太陽電池素子１の余分な部分にフラックスが付きにくくなり、太陽電池素子１の表面をフラックスで汚れにくくすることができる。

さらに、加熱冷却工程において、加熱ユニット１９として、上述のように棒状ヒーターが配置されたものを用いる。ここで、棒状ヒーターのインターコネクタ１１の幅方向部分がインターコネクタ１１の幅よりも大きい。また、棒状ヒーターのインターコネクタ１１の幅方向部分は太陽電池素子１の電極のインターコネクタ１１の幅方向部分より小さいことが望ましい。

すなわち図８に示すように、棒状ヒーター１９ａのインターコネクタ１１の幅方向（図８のＸ方向）部分の寸法Ｍが、インターコネクタ１１の幅Ｎよりも大きくする。さらに、棒状ヒーター１９ａの幅方向部分の寸法Ｍは、太陽電池素子１の電極のインターコネクタ１１の幅方向部分の寸法Ｌより小さくする。これらにより、上述の配置工程において、太陽電池素子１の電極上に、ハンダおよびインターコネクタ１１を配置するとき、またはこの配置後にインターコネクタ１１が所定の位置より幅方向に動いた場合でも、棒状ヒーター１９ａをインターコネクタ１１に当接することができる。また、インターコネクタ１１が太陽電池素子１の電極からはみ出した状態でハンダ付けされにくくできるので、より確実に太陽電池素子１の電極とインターコネクタ１１とのハンダ付けを実現することができる。

また、本実施形態に加熱冷却工程において、冷却ユニット２４はインターコネクタ１１に当接して冷却する冷却部材２６を有しており、冷却部材２６のインターコネクタ１１に当接させる部位が弾性材料で構成されていることが望ましい。すなわち、図９に示すように冷却ユニット２４は、インターコネクタ１１に直接当接するか、またはインターコネクタ１１の表面にコーティングされたハンダ２０を介して間接的にインターコネクタ１１に当接して、冷却する冷却部材２６をその下面部に有している。冷却部材２６のインターコネクタ１１に当接させる部位は、弾性材料で構成されている。冷却部材２６は、例えば厚さ１〜６ｍｍ程度であり、熱伝導率１Ｗ／（ｍＫ）以上のシリコーン系樹脂からなる熱伝導シートなどが、熱伝導性両面テープなどを用いて、冷却ユニット２４の下面部の略全面に張り付けられている。

このように、冷却ユニット２４下面部に冷却部材２６を備えている。これにより、冷却ユニット２４下面部がインターコネクタ１１に当接した場合に、冷却部材２６を介して当接することになる。このため、インターコネクタ１１のうねりや凹凸があった場合でも、冷却部材２６がインターコネクタ１１の形状に追従して当接することになり、冷却ユニット２４のハンダ付け時のインターコネクタ１１の冷却を確実にできる。

＜太陽電池モジュールの製造方法について＞
以上のように、複数の太陽電池素子１を互いに接続することができた後に、図５（ａ）に示すように、太陽電池パネルＰを構成する各部材、すなわち透光性部材１２と、表側充填材１４と、接続が完了した太陽電池素子１と、裏側充填材１５と、裏面保護材１３との積層体を準備する。

次いで、この積層体をラミネート装置にセットし、減圧下にて加圧しながら１００〜２００℃で例えば１５分〜１時間程度加熱することによって、表面側充填材１４および裏面側充填材１５が軟化、融着して他の部材と一体化することにより、太陽電池パネルＰを作製できる。

次に、太陽電池パネルＰの外周部にフレーム１８を設ける。次いで、非受光面側に端子箱１７を取り付けることで、太陽電池モジュールＭが完成する。

以上、本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を、バックコンタクト型太陽電池素子を例に説明したが、これに限定されない。例えば、太陽電池素子の受光面側と非受光面側の両主面の電極に長尺のインターコネクタを接続する、両面電極型の太陽電池素子においても、本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は適用可能である。

＜＜他の実施形態＞＞
他の実施形態に係る加熱冷却工程においては、ハンダ２０を加熱ユニット１９で加熱する前に、１箇所以上の部位を押圧する押圧ユニット２１を用いてインターコネクタ１１をその上から押圧する。

すなわち、上述の配置工程により、太陽電池素子１の電極の各々の上に、ハンダ２０およびインターコネクタ１１を配置する。その後、加熱冷却工程として、図１０（ａ）に示すように、太陽電池素子１の電極の直上に位置するインターコネクタ１１の部分に、加熱ユニット１９と、加熱ユニット１９の両側に冷却ユニット２４、押圧ユニット２１を配置する。押圧ユニット２１は、加熱ユニット１９と冷却ユニット２４の間に位置するように配置してもよいし、冷却ユニット２４の外側に位置するように配置してもよい。押圧ユニット２１は、直径０．５〜１．２ｍｍ程度の金属製のシャフトで作製されており、例えば
ハンダ付けされにくいステンレスなどで作製する。押圧ユニット２１は、シーケンサーなどにより制御されたエアーシリンダーに接続されており、上下方向（図１０のＺ方向）に動くようになっている。また、押圧ユニット２１は、下がりきった位置の近傍部分では、太陽電池素子１が割れることが無いように、スプリングなどの作用により一定の圧力で太陽電池素子１上のインターコネクタ１１と当接するようになっている。また、加熱ユニット１９に通電し、加熱ユニット１９の下端部の温度を３００〜９００℃程度に昇温し、維持しておくと共に、冷却ユニット２４内部に冷媒を通しておく。なお、加熱ユニット１９、押圧ユニット２１および冷却ユニット２４を上から見た様子を図１２に示す。

次に図１０（ｂ）に示すように、先に押圧ユニット２１を下げて、インターコネクタ１１と当接させる。

その後、図１０（ｃ）に示すように、加熱ユニット１９および冷却ユニット２４をほぼ同時に下げて、加熱ユニット１９および冷却ユニット２４の各々の下端部を太陽電池素子１の電極の直上のインターコネクタ１１に当接させる。この当接後、０．２〜３秒程度して、太陽電池素子１の電極とインターコネクタ１１との間のハンダが溶融する。

その後、図１０（ｄ）に示すように、加熱ユニット１９のみを上げ、冷却ユニット２４、押圧ユニット２１は、インターコネクタ１１に当接させた状態を維持する。溶融したハンダが固化し、さらに加熱ユニット１９と当接していた部分のインターコネクタ１１の温度が１０〜５０℃程度に低下するまで、約１〜１０秒程度維持する。その後、冷却ユニット２４および押圧ユニット２１をインターコネクタ１１から上げる。

上述のように、ハンダ２０を加熱ユニット１９で加熱する前に、押圧ユニット２１を用いてインターコネクタ１１をその上から押圧する。これにより、インターコネクタ１１が、太陽電池素子１の電極上の所定の位置に固定されて、振動などによる動きが抑制される。そして、所定の位置に、太陽電池素子１の電極とインターコネクタ１１とを確実にハンダ付けすることが可能となる。

また、本実施形態に係る加熱冷却工程においては、ハンダ２０の加熱ユニット１９による加熱は、インターコネクタ１１と加熱ユニット１９との間に金属箔２５を配置することが望ましい。例えば、図１１に示すように加熱ユニット１９の両側に配置した押圧ユニット２１の先端部に厚さ０．０１〜０．１ｍｍ程度、大きさは加熱ユニット１９の底面部よりも大きな、ハンダの濡れ性が比較的悪い金属からなる金属箔２５（例えばアルミニウム箔）を接着剤などで貼り付ける。これにより、加熱ユニット１９の底面部が、インターコネクタ１１（またはインターコネクタ１１の表面にコーティングされたハンダ２０）と直接接することが無くなる。インターコネクタ１１またはハンダ２０の表面にあるごみやハンダ酸化物などが、加熱ユニット１９の底面部に付着しにくくなり、安定したハンダ付けが可能となる。

１：太陽電池素子
１ａ：受光面
１ｂ：非受光面
２：一極性の電極
２ａ：受光面電極
２ｂ：貫通孔電極
２ｃ：第１電極
３：他極性の電極
３ａ：集電電極
３ｂ：出力電極
３ｂｃ：中央部の出力電極
３ｃ：連結部
４：高濃度ドープ層
５：半導体基板
６：逆導電型半導体層
６ａ；第１逆導電型層
６ｂ：第２逆導電型層
６ｃ；第３逆導電型層
７：反射防止膜
８：貫通孔
９：分割溝
９ａ：周辺部の分離溝
９ｂ：外周端部の分離溝
１０： 絶縁膜
１１：インターコネクタ
１２：透光性部材
１３：裏面保護材
１４：表側充填材
１５：裏側充填材
１６：出力配線
１７：端子箱
１８：枠体
１９：加熱ユニット
２０：ハンダ
２１：押圧ユニット
２４：冷却ユニット
２５：金属箔
２６：冷却部材
Ｍ：太陽電池モジュール
Ｐ：太陽電池パネル

Claims (11)

1. 電極を備えている太陽電池素子を複数有し、互いに隣り合う前記太陽電池素子の電極同士がハンダおよび長尺のインターコネクタを介して電気的に接続される太陽電池モジュールの製造方法であって、
   前記太陽電池素子の前記電極の上に、前記ハンダおよび前記インターコネクタを配置する配置工程と、
   前記インターコネクタの上に、１箇所以上の部位を加熱する加熱ユニットおよび１箇所以上の部位を冷却する冷却ユニットを配置して、前記ハンダを前記加熱ユニットで加熱するとともに、前記ハンダの周囲を前記冷却ユニットで冷却する加熱冷却工程と、
   を備えている太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記加熱冷却工程において、前記ハンダを前記加熱ユニットで加熱する前に、１箇所以上の部位を押圧する押圧ユニットを用いて前記インターコネクタをその上から押圧する請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
3. 前記配置工程において、互いに隣り合う前記太陽電池素子としてバックコンタクト型太陽電池素子を用いる請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記配置工程において、前記ハンダを前記太陽電池素子の前記電極の上に間隔を空けて複数箇所に配置する請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
5. 前記加熱冷却工程において、複数箇所に配置した前記ハンダの全てを同時に加熱する請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
6. 前記配置工程において、前記ハンダとして実質的に鉛が含有されていないハンダを用いる請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
7. 前記加熱冷却工程において、前記ハンダの前記加熱ユニットによる加熱は、前記インターコネクタと前記加熱ユニットとの間に金属箔を配置した状態で行う請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
8. 前記加熱冷却工程において、前記加熱ユニットとして、棒状ヒーターが配置されたものを用い、前記棒状ヒーターの前記インターコネクタの幅方向部分が前記インターコネクタの幅よりも大きいとともに、棒状ヒーターの前記インターコネクタの幅方向部分は前記太陽電池素子の電極の前記インターコネクタの幅方向部分より小さい請求項１乃至７のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
9. 前記加熱冷却工程において、前記冷却ユニットは前記インターコネクタに当接して冷却する冷却部材を有するものを用い、該冷却部材の前記インターコネクタに当接させる部位が弾性材料で構成されている請求項１乃至８のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
10. 前記配置工程の前に、前記電極の上にフラックスを部分的に配置する請求項１乃至９のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
11. 前記加熱冷却工程の前に、前記インターコネクタの表面にハンダをコーティングする請求項１乃至１０のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。