JP2016082140A - 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
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Abstract
【課題】クラックの発生を抑え、優れた出力特性を得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。
【解決手段】太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、太陽電池セルの受光面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さxの第1の接続部11を介して接続された第1のタブ線と、太陽電池セルの裏面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さyの第2の接続部12を介して接続された第2のタブ線とを備え、第1の接続部11の長さxの第2の接続部12の長さyに対する比の値が、1.00を超え1.20以下である。これにより、セル端部の応力を緩和して接続直後の反りを低減し、クラックの発生を抑え、優れた出力特性を得ることができる。
【選択図】図1
【解決手段】太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、太陽電池セルの受光面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さxの第1の接続部11を介して接続された第1のタブ線と、太陽電池セルの裏面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さyの第2の接続部12を介して接続された第2のタブ線とを備え、第1の接続部11の長さxの第2の接続部12の長さyに対する比の値が、1.00を超え1.20以下である。これにより、セル端部の応力を緩和して接続直後の反りを低減し、クラックの発生を抑え、優れた出力特性を得ることができる。
【選択図】図1
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。
太陽光発電モジュールは、数インチサイズの結晶系太陽光発電セル(以下、「セル」とも呼ぶ。)をリボン状の配線(以下、「タブ線」とも呼ぶ。)にて直列接続し、封止樹脂等によりガラスとバックシートをラミネートすることで作製する。セルとタブ線を接続する技術として古くからハンダ接続が利用されている。
しかし、ハンダ接続時、セルの電極近傍には200℃を超える熱ストレスがかかり、セル割れやクラック等の初期不良が発生する原因となっている。また、仮に初期不良が発生しなかった場合も、ハンダプロセス時の残留応力により、高い信頼性を確保できない場合がある。
ハンダ接続による歩留まり不良・信頼性を改善する方法として、導電性接着フィルム(以下、CF(Conductive Film)とも呼ぶ。)による新しい接続方法が提案されている。CFによる接続方法では、180℃以下の低温プロセスでセルとタブ線の接続が実現できるため、歩留まりが大幅に改善され、高信頼性のモジュールが作製可能である。
しかし、太陽電池は長期にわたって屋外で使用されるため、環境変化によって、接続部の歪みやクラックが生じ、若干の出力低下が生じることがあり、更なる改良が求められている。
また、太陽電池セルは、高効率化、低価格化の為に薄型化が進んでいる。太陽電池セルの薄型化により脆くなるので、接続時の熱と圧力によって、接続部にクラックが入ることがある。また、接続後に長期使用時の環境変化によって、クラックが生じることもある。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、クラックの発生を抑え、優れた出力特性を得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。
本発明者は、鋭意検討を行った結果、太陽電池セルの受光面の接続部長さxの裏面の接続部長さyに対する比の値を所定範囲とすることにより、クラックの発生を抑え、優れた出力特性を得ることができることを見出した。
すなわち、本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、前記太陽電池セルの受光面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さxの第1の接続部を介して接続された第1のタブ線と、前記太陽電池セルの裏面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さyの第2の接続部を介して接続された第2のタブ線とを備え、前記第1の接続部の長さxの前記第2の接続部の長さyに対する比の値が、1.00を超え1.20以下であることを特徴とする。
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルの受光面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さxの第1の接続部を介して第1のタブ線を接続し、前記太陽電池セルの裏面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さyの第2の接続部を介して第2のタブ線を接続し、前記第1の接続部の長さxの前記第2の接続部の長さyに対する比の値が、1.0を超え1.2以下となるようにタブ線付太陽電池セルを形成することを特徴とする。
本発明によれば、受光面に対し裏面の接続部の長さが短いため、セル端部の応力を緩和して接続直後の反りを低減し、クラックの発生を抑え、優れた出力特性を得ることができる。また、接続部の接続材料の使用量を低減することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
1.太陽電池モジュール
2.太陽電池モジュールの製造方法
3.実施例
1.太陽電池モジュール
2.太陽電池モジュールの製造方法
3.実施例
<1.太陽電池モジュール>
本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、太陽電池セルの受光面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さxの第1の接続部を介して接続された第1のタブ線と、太陽電池セルの裏面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さyの第2の接続部を介して接続された第2のタブ線とを備え、第1の接続部の長さxの第2の接続部の長さyに対する比の値が、1.00を超え1.20以下である。これにより、セル端部の応力を緩和して接続直後の反りを低減し、クラックの発生を抑え、優れた出力特性を得ることができる。また、接続部の接続材料の使用量を低減することができる。
本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、太陽電池セルの受光面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さxの第1の接続部を介して接続された第1のタブ線と、太陽電池セルの裏面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さyの第2の接続部を介して接続された第2のタブ線とを備え、第1の接続部の長さxの第2の接続部の長さyに対する比の値が、1.00を超え1.20以下である。これにより、セル端部の応力を緩和して接続直後の反りを低減し、クラックの発生を抑え、優れた出力特性を得ることができる。また、接続部の接続材料の使用量を低減することができる。
太陽電池セルは、タブ線の接続方向に裏面を凹部とした形状で湾曲化して反る。これは太陽電池セルの構造中の受光面側のウエハ(シリコン)と裏面側のアルミの熱膨張差に起因するところが大きいが、モジュールにおいては、受光面側は、封止樹脂を介してガラスに面し、裏面側は、封止樹脂を介してバックシート(T/P/T等)に面しているため、モジュール化後に受ける反りへの影響は、裏面側の方が大きい。
本技術のように、裏面側の第2の接続部の面積を小さく(長さを短く)することにより、タブ線接続起因の応力を緩和させ、反りへの影響を低減させ、高信頼性のモジュールを得ることができる。また、太陽電池セルの厚みは、通常、180〜200μmであるが、本技術によれば、タブ線接続起因の応力が緩和されるため、厚みが150μm以下、さらには120μm以下の太陽電池セルを使用することができる。
また、太陽電池セルは、単結晶、多結晶、及びハイブリッド型(HIT)から選択される1種であることが好ましく、太陽電池モジュールは、いわゆる結晶系であることが好ましい。以下、結晶系太陽電池モジュールを例に挙げて説明する。
図1(A)は、太陽電池セルの受光面の構成例を示す平面図であり、図1(B)は、太陽電池セルの裏面の構成例を示す平面図である。この太陽電池セルは、受光面の第1の接続部11を介して第1のタブ線と接続され、裏面の第2の接続部12を介して第2のタブ線と接続される。
第1の接続部11の長さxは、太陽電池セルの受光面のフィンガー電極の全てを接続できる長さであり、従来の工法と同じ長さである。
第2の接続部12の長さyは、受光面と異なり、複数の電極が存在しないため、第1の接続部11の長さxよりも短くすることができる。また、第2の接続部12の中心は、太陽電池セルの第2のタブ線の接続方向の中心と略同一であることが好ましい。これにより、太陽電池セルの両端部に非接続領域が設けられるため、セル端部の応力を緩和し、太陽電池セルのクラックを抑制することができる。
第1の接続部11の長さxの第2の接続部12bの長さyに対する比(x/y)の値は、1.00を超え1.20以下であり、好ましくは1.04以上1.06以下である。これにより、x/yが、1.00である従来の工法と比較して、タブ線接続時の熱や圧力、及び長期使用時の環境変化に対して、接続部に歪みやクラックが生じにくくなる。x/yが、1.00未満であると、受光面の電極の一部が接続不能になり、出力値が低下してしまい、x/yが、1.20より大きいと、裏面の接着力が十分でないために、初期の接続抵抗値が低下する。また、長期使用時の環境変化によって接続抵抗値が上昇し、出力低下を生じてしまう。
第1の接続部11及び第2の接続部12は、導電性接着フィルム(CF: Conductive Film)、又は導電性ペーストで形成されている。導電性接着フィルム、又は導電性ペーストは、比較的低温で接続が可能なため、クラックの発生を抑制することができる。ハンダを使用した接続工法では、200℃を超える加熱が必要であり、セルの電極付近に多大な熱ストレスが掛かるため、クラックが生じてしまう。特にセルの薄型化により、ハンダを使用した接続工法では、クラックの発生が顕著となる。
また、第2の接続部12は、第1の接続部11の長さxよりも短いため、従来の工法と比較して、導電性接着フィルム、又は導電性ペーストの使用量を低減することができる。
[結晶系太陽電池モジュール]
図2は、結晶系太陽電池モジュールの構成例を示す分解斜視図であり、図3は、太陽電池セルのストリングスを示す断面図である。
図2は、結晶系太陽電池モジュールの構成例を示す分解斜視図であり、図3は、太陽電池セルのストリングスを示す断面図である。
太陽電池モジュール1は、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。
図3に示すように、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。光電変換素子10は、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である。
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13が設けられている。フィンガー電極13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13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。また、フィンガー電極13は、表面に適宜、防錆等を目的としたメッキ処理が施されている。
太陽電池セル2は、各フィンガー電極13と略直交することによりフィンガー電極13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、タブ線3とフィンガー電極13とが、接続材料16が硬化した第1の接続部を介して直接接続されている。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、図3に示すように、光電変換素子10には、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14が設けられている。裏面電極14は、例えばアルミニウムや銀からなり、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14には、接続材料16が硬化した第2の接続部であるタブ線接続部15を介してタブ線3が接続される。なお、裏面電極14にも、表面に適宜、防錆等を目的としたメッキ処理が施されている。
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13と、隣接する太陽電池セル2の裏面電極14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13及び裏面電極14とは、それぞれ前述した第1の接続部11及び第2の接続部12によって接続される。
タブ線3は、図3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、接続材料16の幅とほぼ同じ幅の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13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14が設けられた裏面への接着面とされている。
<2.太陽電池モジュールの製造方法>
本実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルの受光面に長さxの第1の接続部を介して第1のタブ線を接続し、太陽電池セルの裏面に長さyの第2の接続部を介して第2のタブ線を接続し、第1の接続部の長さxの第2の接続部の長さyに対する比の値が、1.0を超え1.2以下となるようにタブ線付太陽電池セルを形成するものである。
本実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルの受光面に長さxの第1の接続部を介して第1のタブ線を接続し、太陽電池セルの裏面に長さyの第2の接続部を介して第2のタブ線を接続し、第1の接続部の長さxの第2の接続部の長さyに対する比の値が、1.0を超え1.2以下となるようにタブ線付太陽電池セルを形成するものである。
以下、太陽電池セルとタブ線との接続について、図2及び図3を参照して説明する。太陽電池セルとタブ線とを接続させる接続材料16としては、導電性接着フィルム、又は導電性ペーストを用いることができる。
接続材料16は、タブ線3の接着面、又は太陽電池セル2の各電極上に塗布又は貼付される。接続材料16を太陽電池セル2の各電極上に塗布する場合、接続材料16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13と交叉するように塗布され、また、裏面電極14のタブ線接続部15上に塗布される。
次いで、接続材料16を介して太陽電池セル2とタブ線3とが所定位置に配置される。その後、接続材料16がタブ線3上から加熱ボンダーによって所定の温度、圧力で熱圧着されることにより、接続材料16が硬化し、タブ線3とフィンガー電極13とが第1の接続部を介して接続され、タブ線3と裏面電極14とが第2の接続部を介して接続される。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。ここで、第1の接続部の長さxの第2の接続部の長さyに対する比の値が、1.0を超え1.2以下となるように接続することにより、セル端部の応力を緩和して接続直後の反りを低減し、クラックの発生を抑え、優れた出力特性を得ることができる。また、接続部の接続材料の使用量を低減することができる。
熱圧着時における圧力は、0.1MPa以上5.0MPa以下であることが好ましく、0.5MPa以上3.0MPa以下であることがより好ましい。このように低圧で圧着することにより、太陽電池セルの破壊を抑制することができる。
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。
このように、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、バスバー電極と接続材料16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。
なお、太陽電池モジュールの製造方法は、上述の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に限られることなく、太陽電池セル2の表面及び裏面に接続材料、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とともに、タブ線3と各電極12,13とを熱圧着するようにしてもよい。
<3.実施例>
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、太陽電池セルの裏面とタブ線とを所定の接続部長さで圧着させた太陽電池モジュールを作製し、初期及び信頼性試験後における太陽電池セルのクラックを評価した。また、初期及び信頼性試験後における太陽電池モジュールの出力特性を評価した。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、太陽電池セルの裏面とタブ線とを所定の接続部長さで圧着させた太陽電池モジュールを作製し、初期及び信頼性試験後における太陽電池セルのクラックを評価した。また、初期及び信頼性試験後における太陽電池モジュールの出力特性を評価した。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
[信頼性試験]
冷熱サイクルを繰り返す温度サイクル試験を行った。試験条件は、サンプルを−40℃及び100℃の雰囲気に各30分曝す冷熱サイクルを200サイクル行った。
冷熱サイクルを繰り返す温度サイクル試験を行った。試験条件は、サンプルを−40℃及び100℃の雰囲気に各30分曝す冷熱サイクルを200サイクル行った。
[クラックの評価]
初期及び信頼性試験後の太陽電池モジュールを観察し、太陽電池セルのクラックの有無を目視により判断した。初期及び信頼性試験後のクラックの評価は、太陽電池モジュールの太陽電池セルにクラックが有るものを「×」、太陽電池セルにクラックが無いものを「○」とした。
初期及び信頼性試験後の太陽電池モジュールを観察し、太陽電池セルのクラックの有無を目視により判断した。初期及び信頼性試験後のクラックの評価は、太陽電池モジュールの太陽電池セルにクラックが有るものを「×」、太陽電池セルにクラックが無いものを「○」とした。
[出力特性の評価]
初期及び信頼性試験後の太陽電池モジュールの出力特性を、ソーラーシミュレータを用いて測定し、太陽電池セルの出力特性と比較した。初期及び信頼性試験後の出力特性の評価は、太陽電池モジュールの出力特性が太陽電池セルの出力特性の99%以上であるものを「◎」、太陽電池セルの出力特性の99%未満95%以上であるものを「○」、太陽電池セルの出力特性の95%未満90%以上であるものを「△」、太陽電池セルの出力特性の95%未満であるものを「×」とした。
初期及び信頼性試験後の太陽電池モジュールの出力特性を、ソーラーシミュレータを用いて測定し、太陽電池セルの出力特性と比較した。初期及び信頼性試験後の出力特性の評価は、太陽電池モジュールの出力特性が太陽電池セルの出力特性の99%以上であるものを「◎」、太陽電池セルの出力特性の99%未満95%以上であるものを「○」、太陽電池セルの出力特性の95%未満90%以上であるものを「△」、太陽電池セルの出力特性の95%未満であるものを「×」とした。
[接続材料コスト]
また、受光面及び裏面の接続部に使用する接続材料のコストを下記式により算出した。
x≧yの場合:(x+y)/(x+x)×100 (%)
x<yの場合:(x+y)/(y+y)×100 (%)
x:受光面の接続部に使用する長さ、y:裏面の接続部に使用する長さ
また、受光面及び裏面の接続部に使用する接続材料のコストを下記式により算出した。
x≧yの場合:(x+y)/(x+x)×100 (%)
x<yの場合:(x+y)/(y+y)×100 (%)
x:受光面の接続部に使用する長さ、y:裏面の接続部に使用する長さ
<実施例1>
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(導電接着フィルム,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(導電接着フィルム,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。
太陽電池セルとタブ線(ハンダ被覆された銅線)との間に、太陽電池セルのタブ線接続方向の中心とCFの貼付長さの中心とが一致するようにCFを介在させ、180℃−2MPa−10秒の条件で熱圧着してタブ線付き太陽電池セルを作製した。このタブ線付き太陽電池セルを封止用樹脂により覆い、更に封止用樹脂を防湿性のバックシートにより覆った。封止用樹脂には、厚み500μmのエチレン/酢酸ビニル共重合体を用い、バックシートには、TPT型(テドラー(商品名、デュポン(株)製、ポリフッ化ビニル樹脂フィルム(PVF))/PET/テドラー(商品名、デュポン(株)製)、ポリフッ化ビニル樹脂フィルム(PVF))の3層ラミネートフィルムを用いた。そして、減圧ラミネーターを用いて封止用樹脂による封止を行った。具体的は、100℃にて真空引きを5分間行った後、プレス時間5分間、0.1MPaにてラミネートし、その後、オーブンにて155℃、45分間で硬化を行った。以上により、太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
<実施例2>
表1に示すように、厚み150μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
表1に示すように、厚み150μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
<実施例3>
表1に示すように、厚み180μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
表1に示すように、厚み180μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
<実施例4>
表1に示すように、厚み200μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
表1に示すように、厚み200μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
<実施例5>
表1に示すように、厚み120μmの多結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
表1に示すように、厚み120μmの多結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
<実施例6>
表1に示すように、厚み120μmのHIT(ハイブリッド型)の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
表1に示すように、厚み120μmのHIT(ハイブリッド型)の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.04、接続材料コスト98%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
<実施例7>
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、導電性ペーストを準備した。導電性ペーストは、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート(東亞合成(株)、アロニックスM315)を60質量部、ウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業(株)、アートレジンUN−9200)を20質量部、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日油(株)、パーオクタO)を5質量部、ニッケルパウダー(日興リカ(株)、ニッケルパウダー123)を5質量部配合したものを用いた。
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、導電性ペーストを準備した。導電性ペーストは、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート(東亞合成(株)、アロニックスM315)を60質量部、ウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業(株)、アートレジンUN−9200)を20質量部、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日油(株)、パーオクタO)を5質量部、ニッケルパウダー(日興リカ(株)、ニッケルパウダー123)を5質量部配合したものを用いた。
太陽電池セルとタブ線(ハンダ被覆された銅線)との間に、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるように(x/y=1.04、接続材料コスト98%)、また、太陽電池セルのタブ線接続方法の中心と導電性ペーストの塗布長さの中心とが一致するように導電性ペーストを介在させ、180℃−1MPa−10秒の条件で熱圧着してタブ線付き太陽電池セルを作製した。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
<実施例8>
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが145mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.06、接続材料コスト97%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが145mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.06、接続材料コスト97%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は◎であった。
<実施例9>
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが140mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.10、接続材料コスト95%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は○、信頼性試験後の出力特性の評価は○であった。
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが140mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.10、接続材料コスト95%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は○、信頼性試験後の出力特性の評価は○であった。
<実施例10>
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが128mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.20、接続材料コスト92%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は○、信頼性試験後の出力特性の評価は○であった。
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが128mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.20、接続材料コスト92%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は○、信頼性試験後の出力特性の評価は○であった。
<実施例11>
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが149mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.01、接続材料コスト96%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は○、信頼性試験後の出力特性の評価は○であった。
表1に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが149mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.01、接続材料コスト96%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は○、信頼性試験後の出力特性の評価は○であった。
<比較例1>
表2に示すように、厚み180μmの単結晶の太陽電池セル、及びフラックス(千住金属(株)製:ES−0307LS)を準備した。
表2に示すように、厚み180μmの単結晶の太陽電池セル、及びフラックス(千住金属(株)製:ES−0307LS)を準備した。
太陽電池セルとタブ線(ハンダ被覆された銅線)との間に、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるように(x/y=1.00、接続材料コスト100%)、また、太陽電池セルのタブ線接続方向の中心とフラックスの塗布長さの中心とが一致するようにフラックスを介在させ、240℃にてハンダ付けしてタブ線付き太陽電池セルを作製した。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は×、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
<比較例2>
表2に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及びフラックス(千住金属(株)製:ES−0307LS)を準備した。
表2に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及びフラックス(千住金属(株)製:ES−0307LS)を準備した。
太陽電池セルとタブ線(Cu)との間に、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるように(x/y=1.00、接続材料コスト100%)、また、太陽電池セルの中心とフラックスの塗布長さの中心とが一致するようにフラックスを介在させ、240℃に加熱してタブ線付き太陽電池セルを作製した。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は×、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は△、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
<比較例3>
表2に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及びフラックス(千住金属(株)製:ES−0307LS)を準備した。
表2に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及びフラックス(千住金属(株)製:ES−0307LS)を準備した。
太陽電池セルとタブ線(Cu)との間に、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが148mmとなるように(x/y=1.04、接続材料コスト98%)、また、太陽電池セルの中心とフラックスの塗布長さの中心とが一致するようにフラックスを介在させ、240℃に加熱してタブ線付き太陽電池セルを作製した。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は×、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は△、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
<比較例4>
表2に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.00、接続材料コスト100%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
表2に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.00、接続材料コスト100%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
<比較例5>
表2に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが145mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=0.94、接続材料コスト97%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
表2に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが145mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=0.94、接続材料コスト97%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
<比較例6>
表2に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、導電性ペーストを準備した。導電性ペーストは、実施例7と同じものを用いた。太陽電池セルとタブ線(Cu)との間に、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるように(x/y=1.00、接続材料コスト100%)、また、太陽電池セルの中心と導電性ペーストの塗布長さの中心とが一致するように導電性ペーストを介在させ、180℃−1MPa−10秒の条件で熱圧着してタブ線付き太陽電池セルを作製した。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
表2に示すように、厚み120μmの単結晶の太陽電池セル、及び、導電性ペーストを準備した。導電性ペーストは、実施例7と同じものを用いた。太陽電池セルとタブ線(Cu)との間に、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるように(x/y=1.00、接続材料コスト100%)、また、太陽電池セルの中心と導電性ペーストの塗布長さの中心とが一致するように導電性ペーストを介在させ、180℃−1MPa−10秒の条件で熱圧着してタブ線付き太陽電池セルを作製した。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
<比較例7>
表2に示すように、厚み150μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.00、接続材料コスト100%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
表2に示すように、厚み150μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.00、接続材料コスト100%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は×、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
<従来例>
表2に示すように、厚み180μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.00、接続材料コスト100%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は○であった。
表2に示すように、厚み180μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが154mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.00、接続材料コスト100%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は◎、信頼性試験後の出力特性の評価は○であった。
<比較例8>
表2に示すように、厚み180μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが123mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.25、接続材料コスト90%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は×、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
表2に示すように、厚み180μmの単結晶の太陽電池セル、及び、受光面の接続部の長さxが154mm、裏面の接続部の長さyが123mmとなるようにCF(Conductive Film,デクセリアルズ(株)製「SP103F1」)を準備した(x/y=1.25、接続材料コスト90%)。これ以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュールの初期のクラックの評価は○、信頼性試験後のクラックの評価は○、初期の出力特性の評価は×、信頼性試験後の出力特性の評価は×であった。
比較例1,2,4,6,7のように受光面側接続部の長さxの裏面側接続部の長さyに対する比の値が1.00である場合、信頼性試験後にクラックが発生し、出力特性が低下してしまった。また、比較例3のように受光面側接続部の長さxの裏面側接続部の長さyに対する比の値が1.04であっても、ハンダ接続時の高温により、クラックが発生してしまった。また、比較例5のように受光面側接続部の長さxの裏面側接続部の長さyに対する比の値が0.94の場合、信頼性試験後にクラックが発生し、出力特性が低下してしまった。また、比較例8のように受光面側接続部の長さxの裏面側接続部の長さyに対する比の値が1.25である場合、信頼性試験後にクラックは発生しなかったものの、接続部の面積が小さいため、出力特性が低下してしまった。
一方、実施例1〜11のように受光面側接続部の長さxの裏面側接続部の長さyに対する比の値が1.00を超え1.20以下である場合、信頼性試験後にクラックは発生せず、出力特性も大きく低下しなかった。特に、実施例1〜7のように受光面側接続部の長さxの裏面側接続部の長さyに対する比の値が1.04以上1.06以下である場合、信頼性試験後の出力特性が良好であった。
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、11 第1の接続部、12 第2の接続部、13 フィンガー電極、14 裏面電極、15 タブ線接続部、16 接続材料
Claims (6)
- 太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの受光面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さxの第1の接続部を介して接続された第1のタブ線と、
前記太陽電池セルの裏面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さyの第2の接続部を介して接続された第2のタブ線とを備え、
前記第1の接続部の長さxの前記第2の接続部の長さyに対する比の値が、1.00を超え1.20以下である太陽電池モジュール。 - 前記太陽電池セルの厚みが、150μm以下である請求項1記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1の接続部長さxの前記第2の接続部長さyに対する比の値が、1.04以上1.06以下である請求項1又は2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第2の接続部の中心が、前記太陽電池セルの前記第2のタブ線の接続方向の中心と略同一である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記太陽電池セルが、単結晶、多結晶、及びハイブリッド型(HIT)から選択される1種である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 太陽電池セルの受光面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さxの第1の接続部を介して第1のタブ線を接続し、前記太陽電池セルの裏面に、導電性接着フィルム又は導電性ペーストを硬化させた長さyの第2の接続部を介して第2のタブ線を接続し、前記第1の接続部の長さxの前記第2の接続部の長さyに対する比の値が、1.0を超え1.2以下となるようにタブ線付太陽電池セルを形成する太陽電池モジュールの製造方法。
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- 2014-10-20 JP JP2014213883A patent/JP2016082140A/ja active Pending
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