JP2016146373A - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セル割れの発生や剥がれ等が低減され、生産性の高い太陽電池モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、正極側と負極側とが交互に表面側となるように配置された複数の太陽電池セル、及び隣り合う上記太陽電池セルの正極と負極とを接続するように、上記複数の太陽電池セルの表面側と裏面側とに交互に積層された複数の接続部材を備える太陽電池モジュールであって、上記各太陽電池セルは、上記正極及び負極としてそれぞれ平行に配設される複数のフィンガー電極を有し、上記各接続部材は、透光性フィルムと、この透光性フィルムの内面に上記フィンガー電極と直交するように配設される断面円形状の金属線とを有し、上記複数の接続部材は、表面側と裏面側とで面対称に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

ＣＯ_２等の温室効果ガスを発生しないクリーンな発電手段として、あるいは原子力発電に代わる操業安全性の高い発電手段として、太陽電池が近年特に注目されている。太陽電池の一つとして、発電効率の高いヘテロ接合型の太陽電池がある。

このようなヘテロ接合型の太陽電池セルは、例えばｎ型結晶半導体基板の一方の面側に第１の真性非晶質系半導体層、ｐ型非晶質系半導体層及び第１の透明導電膜がこの順に積層され、ｎ型結晶半導体基板の他方の面側に第２の真性非晶質系半導体層、ｎ型非晶質系半導体層及び第２の透明導電膜がこの順に積層されている。また、第１の透明導電膜及び第２の透明導電膜の各外面には、発生した電気を集める集電極が配設されている。この集電極としては、平行に配設された線状のフィンガー電極と、これらのフィンガー電極と直交する帯状のバスバー電極とから構成されるものが一般的である。

通常、太陽電池は、複数の太陽電池セルが接続されてなる太陽電池モジュールとして使用される。一般的な太陽電池モジュールにおいては、複数の太陽電池セルは、全て同一の極側を受光面として配置され、各太陽電池セルの表面側の集電極と、隣接する他の太陽電池セルの裏面側の集電極とがインターコネクター等の接続部材により接続されている。このように太陽電池セルが配置された太陽電池モジュールにおいては、セル間に挟まれる接続部材の存在により、複数の太陽電池セルを近接配置することが困難となる。

そこで、複数のヘテロ接合型の太陽電池セルを正極側と負極側とが交互に表面側となるように配置し、隣り合う太陽電池セルの正極と負極とを接続部材により接続してなる太陽電池モジュールが開発されている（特開２００７−１０３５３６号公報参照）。この太陽電池モジュールは、正極側及び負極側のいずれの面からの受光によっても発電が可能なヘテロ接合型太陽電池の性質を利用したものである。このように太陽電池セルを配置した太陽電池モジュールによれば、隣接する太陽電池セル同士の間隔を狭めることができるため、太陽電池モジュールの発電効率を高めることができる。さらに、この太陽電池モジュールにおいては、受光面側の接続部材として略円形の断面を有する線状部材を用いることで受光効率を高め、一方、非受光面側の接続部材として断面積が比較的大きい帯状部材を用いることで抵抗損失を低減し、発電効率を高めるとしている。

しかし、このように表面側と裏面側とで接続部材の形状やサイズを異なるものとした場合、温度変化の際、表面側と裏面側との接続部材の熱膨張の差により不均衡な応力が生じる。この熱膨張により発生する応力は、セル割れや接続部材等の剥がれを引き起こす要因となる。この熱膨張又は熱収縮は、使用時における昼夜の温度変化や、製造時における例えば接続部材の接着（ラミネート）工程などで生じる。特に、応力によるセル割れの発生は、基板を薄型化した際に顕著になる。

特開２００７−１０３５３６号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、セル割れの発生や剥がれ等が低減され、生産性の高い太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することである。

上記課題を解決するためになされた発明は、正極側と負極側とが交互に表面側となるように列状に配置された複数の太陽電池セル、及び上記複数の太陽電池セル間を直列に接続するように、上記複数の太陽電池セルの表面側と裏面側とに積層された複数の接続部材を備える太陽電池モジュールであって、上記各太陽電池セルが、結晶半導体基板と、この結晶半導体基板の一方の面側に積層されるｐ型非晶質系半導体層と、上記結晶半導体基板の他方の面側に積層されるｎ型非晶質系半導体と、上記ｐ型非晶質系半導体層及びｎ型非晶質系半導体層の各外面側に、上記正極及び負極としてそれぞれ平行に配設される複数のフィンガー電極とを有し、上記各接続部材が、透光性フィルムと、この透光性フィルムの内面側に上記複数のフィンガー電極と直交するように配設される断面円形状の金属線とを有し、上記複数の接続部材の金属線が、表面側と裏面側とで平面視における同一位置に配置されていることを特徴とする。

当該太陽電池モジュールにおいては、接続部材として、透光性フィルムに金属線が配設されたフィルム状部材を用いているため、接続部材の電極間への取り付け作業が容易である。さらに、接続部材を構成する金属線として、表面側及び裏面側のいずれも断面円形状のものを用いているため、表面側と裏面側とで熱膨張が同様となり、熱膨張差に起因した応力によるセル割れや剥がれの発生を低減することができる。ここで、表面側と裏面側とで接続部材としての金属線をずらして配置すると、例えばラミネート時など厚さ方向に力が加わったとき、表裏の金属線の位置のずれによってセルにせん断応力が生じ、セル割れが生じる新たな要因となる。しかしながら、当該太陽電池モジュールにおいては、表裏の金属線を平面視における同一箇所、すなわち面対称に配置しているため、例えばラミネート時などにおいてセルに生じうるせん断応力が低減される。従って、薄型化された基板を用いた場合も、セル割れ等の発生が抑制される。すなわち、当該太陽電池モジュールによれば、製造時あるいは使用時のセル割れや剥がれの発生等を低減し、生産性を高めることができる。

上記ｐ型非晶質系半導体層の外面側に配設されるフィンガー電極と、ｎ型非晶質系半導体層の外面側に配設されるフィンガー電極とが、同一形状であることが好ましい。このように各太陽電池セルの表面及び裏面に配設されるフィンガー電極を同一形状とすることにより、フィンガー電極の形状の差異によって生じる応力の不均一化も低減され、セル割れ等の発生がより低減される。

上記結晶半導体基板が、エピタキシャル成長法により形成されたｎ型結晶半導体基板であるとよい。このような結晶半導体基板を用いることで、セル割れの発生がより低減でき、また基板を薄型化する際のコストメリットを高めることができる。

上記結晶半導体基板の平均厚さとしては、５０μｍ以上１８０μｍ以下が好ましい。このように薄型化された基板を用いることで、太陽電池モジュールの小型化及び低コスト化が可能となる。一方、当該太陽電池モジュールにおいては、このように薄型化された基板を用いた場合も、セル割れの発生が抑えられ、十分な生産性を発揮することができる。

上記太陽電池セルの平面形状が長方形であることが好ましい。また、この場合、上記太陽電池セルの金属線配設方向長さがフィンガー電極配設方向長さの１／２以下であることが好ましい。接続部材の電気抵抗による電力損失は、電流の二乗に比例する。従って、このようにセルの長さを短くし、数を増やすことにより、出力電力を同一としたままで電流量を小さくすることができ、電力損失を低減することができる。さらに、このように細長い太陽電池セルを採用することで、基板が大型化する場合も取扱性が良好であり、セル割れの発生を低減することなどができる。

上記金属線の平均直径としては、２００μｍ以上４００μｍ以下が好ましい。このようなサイズの金属線を用いることで、受光効率の低下及び抵抗損失を共に抑制し、セル割れの発生もより低減させることができる。

上記課題を解決するためになされた別の発明は、正極側と負極側とが交互に表面側となるように列状に配置された複数の太陽電池セル、及び上記複数の太陽電池セル間を直列に接続するように、上記複数の太陽電池セルの表面側と裏面側とに積層された複数の接続部材を備え、上記各太陽電池セルが、結晶半導体基板と、この結晶半導体基板の一方の面側に積層されるｐ型非晶質系半導体層と、上記結晶半導体基板の他方の面側に積層されるｎ型非晶質系半導体と、上記ｐ型非晶質系半導体層及びｎ型非晶質系半導体層の各外面側に、上記正極及び負極としてそれぞれ平行に配設される複数のフィンガー電極とを有し、上記各接続部材が、透光性フィルムと、この透光性フィルムの内面側に上記フィンガー電極と直交するように配設される断面円形状の金属線とを有し、上記複数の接続部材の金属線が、表面側と裏面側とで平面視における同一位置に配置されている太陽電池モジュールの製造方法において、上記太陽電池セルの両面に一対の上記接続部材を対向配置した状態での上記接続部材間の加圧及び加熱により、上記一対の接続部材と太陽電池セルとを接着する工程を備える太陽電池モジュールの製造方法である。当該太陽電池モジュールの製造方法によれば、接着工程の際のセル割れの発生が抑制される。

上記接着工程の際の圧力が１０ｋＰａ以上６０ｋＰａ以下であることが好ましい。当該太陽電池モジュールの製造方法においては、薄型化された結晶半導体基板を用いた場合も、接着工程の際の圧力を上記範囲とすることで、セル割れの発生を抑えつつ十分に太陽電池セルと接続部材とを接着することができる。

本発明の太陽電池モジュール及びその製造方法によれば、セル割れや剥がれ等を抑制し、生産性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。 図１の太陽電池モジュールのＡ−Ａ矢視断面図である。 図１の太陽電池モジュールのＢ−Ｂ矢視断面図である。 図１の太陽電池モジュールの太陽電池セルの断面図である。

以下、適宜図面を参照にしつつ、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール及びその製造方法について詳説する。

＜太陽電池モジュール＞
図１〜図３の太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池セル１１（１１ａ〜１１ｄ）と、複数の接続部材１２（１２ａ〜１２ｅ）とを備える。

（太陽電池セル）
複数の太陽電池セル１１は、正極側と負極側とが交互に表面側となるように、列状に配置されている。また、第１の太陽電池１１ａ〜第４の太陽電池１１ｄは、この順に一列に配設されている。具体的には、図１及び図２に示されるように、第１の太陽電池セル１１ａ及び第３の太陽電池セル１１ｃは、表面が正極側（ｐｎ接合を基準としたｐ側）となるように配置され、他の第２の太陽電池セル１１ｂ及び第４の太陽電池セル１１ｄは、表面が負極側（ｐｎ接合を基準としたｎ側）となるように配置されている。なお、「表面」とは、太陽電池モジュール１０における一方の面（図２における上側の面）を指している表現であり、受光面を意味するものではない。すなわち、太陽電池モジュール１０は、裏面側から受光することもできるし、両面から受光されるものであってもよい。また、図２中、各太陽電池セル１１ａ〜１１ｄにおいて、模式的に正極側をｐ、負極側をｎと示している。

各太陽電池セル１１は、結晶半導体と非晶質系半導体との接合によりｐｎ接合が形成されているヘテロ接合型の太陽電池セルである。なお、非晶質系半導体とは、完全な非晶質体に限定されるものでは無く、微結晶が存在するものも含む意味である。ここで、各太陽電池セル１１の具体的構造について以下に説明する。なお、各太陽電池セル１１ａ〜１１ｄは同一構造である。すなわち、第２の太陽電池セル１１ｂ及び第４の太陽電池セル１１ｄは、第１の太陽電池セル１１ａ及び第３の太陽電池セル１１ｃと同じ構造のものを表裏反転させて配置されたものである。

図４に示す太陽電池セル１１は、板状の多層構造体である。太陽電池セル１１は、結晶半導体基板１３と、結晶半導体基板１３の一方の面側（図４における上側）に以下の順で積層される第１の真性非晶質系半導体層１４、ｐ型非晶質系半導体層１５及び第１の透明導電膜１６と、結晶半導体基板１３の他方の面側（図４における下側）に以下の順で積層される第２の真性非晶質系半導体層１７、ｎ型非晶質系半導体層１８及び第２の透明導電膜１９とを有する。さらに、太陽電池セル１１は、第１の透明導電膜１６の外面に配設される第１のフィンガー電極２０と、第２の透明導電膜１９の外面に配設される第２のフィンガー電極２１とを有する。なお「外面」とは、結晶半導体基板１３を中心とし、結晶半導体基板１３と反対側の面をいう。また、「内面」とは、結晶半導体基板１３側の面をいう。以下、同様である。

結晶半導体基板１３は、ｎ型結晶半導体から形成されている。ｎ型の基板を用いることで、ｐ型の基板に特有の光劣化現象を回避することができる。ｎ型結晶半導体とは、通常、シリコン等の半導体に微量の５価の元素が添加されてなる結晶体である。結晶半導体基板１３を構成する結晶半導体としては、シリコン（Ｓｉ）の他、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＮ等を挙げることができるが、生産性等の点からシリコンが好ましい。結晶半導体基板１３は、単結晶体であってもよいし、多結晶体であってもよい。

結晶半導体基板１３としては、エピタキシャル成長法により形成された結晶半導体基板が好ましい。広く太陽電池の基板として使用されるＣｚ法で形成された結晶半導体は、スライス時にカーフロスが発生し、コストの増加要因となっている。一方、エピタキシャル成長法により形成された結晶半導体を用いた場合、基本的にカーフロスが発生しないため、基板を薄くするほどコストを削減することができる。また、エピタキシャル成長法を用いることで、基板の大型化も容易に行うことができる。さらに、エピタキシャル成長法により形成された結晶半導体基板を用いることで、セル割れの発生も低減させることができる。

結晶半導体基板１３の両面には、ピラミッド状の微細な凹凸構造が形成されている。このような構造により、光の閉じ込め機能を高めることができる。

結晶半導体基板１３の平均厚さとしては特に制限されない。この平均厚さの上限としては、例えば２５０μｍであってよいが、１８０μｍが好ましく、１５０μｍがより好ましく、１２０μｍがさらに好ましい。また、この下限としては、例えば５０μｍとすることができる。このように結晶半導体基板１３を薄型化することにより、太陽電池モジュール１０自体の小型化、低コスト化等を図ることができる。また、太陽電池モジュール１０においては、このように薄型化された基板を用いた場合も、セル割れの発生を抑制することができる。

第１の真性非晶質系半導体層１４及び第２の真性非晶質系半導体層１７は、通常シリコンから形成されている。第１の真性非晶質系半導体層１４及び第２の真性非晶質系半導体層１７の平均厚さとしては、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることができる。

ｐ型非晶質系半導体層１５は、通常、シリコンに微量の３価の元素が添加されてなる非晶質層である。ｐ型非晶質系半導体層１５の平均厚さとしては、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。

ｎ型非晶質系半導体層１８は、通常、シリコンに微量の５価の元素が添加されてなる非晶質層である。ｎ型非晶質系半導体層１８の平均厚さとしては、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。

第１の透明導電膜１６及び第２の透明導電膜１９を構成する透明導電性材料としては、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウムタングステン酸化物（ＩＷＯ）、インジウムセリウム酸化物（ＩＣＯ）等を挙げることができる。第１の透明導電膜１６及び第２の透明導電膜１９の平均膜厚としては特に制限されないが、例えばそれぞれ４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。

第１のフィンガー電極２０及び第２のフィンガー電極２１は、それぞれ集電極として機能する。ｐ型非晶質系半導体層１５側の第１のフィンガー電極２０は正極となり、もう一方の第２のフィンガー電極２１は負極となる。第１のフィンガー電極２０及び第２のフィンガー電極２１は、それぞれ線状又は帯状であり、複数が平行に配設されている。第１のフィンガー電極２０及び第２のフィンガー電極２１は、銀ペースト等の導電性接着剤や銅線等の金属導線などから形成されている。導電性接着剤からなるフィンガー電極２０、２１は、例えばグラビアオフセット印刷等により形成することができる。各フィンガー電極２０、２１の幅としては、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下程度である。各フィンガー電極２０、２１の高さとしては、例えば５μｍ以上１００μｍ以下程度である。また、各フィンガー電極２０、２１間の間隔としては、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下程度である。

第１のフィンガー電極２０と第２のフィンガー電極２１とは同一形状であることが好ましい。このように太陽電池セル１１の一方の面に配設される第１のフィンガー電極２０と他方の面に配設される第２のフィンガー電極２１とを同一形状とすることにより、フィンガー電極の形状の差異によって太陽電池セル１１に生じる応力の不均一化が低減され、セル割れの発生が低減される。同一形状とは、各フィンガー電極２０、２１の形及びサイズが同じことをいい、その他の例えば材質や配設方向は異なっていてもよい。但し、より応力を均一化させるためには、第１のフィンガー電極２０と第２のフィンガー電極とが同一（面対称に配置されかつ材質も同一）であることが好ましい。

また、太陽電池セル１１は、面対称な層構造であることが好ましい。面対称な層構造とは、結晶半導体基板１３を中心に、第１の真性非晶質系半導体層１４と第２の真性非晶質系半導体層１７とが等しい平均厚さを有し、ｐ型非晶質系半導体層１５とｎ型非晶質系半導体層１８とが等しい平均厚さを有し、第１の透明導電膜１６と第２の透明導電膜１９とが等しい平均厚さを有し、かつ第１のフィンガー電極と第２のフィンガー電極とも面対称に配置されている構造をいう。このような対称性の高い層構造とすることにより、発生する応力がより均一化され、セル割れの発生をより低減することができる。

太陽電池セル１１の平面形状は長方形である。太陽電池セル１１における、後述する金属線２３の配設方向（金属線２３の軸方向：図１における左右方向）の長さは、フィンガー電極２０、２１の配設方向（フィンガー電極２０、２１の軸方向：図１における上下方向）の長さの１／２である。すなわち、太陽電池セル１１の平面形状は、正方形を一辺方向に二等分割した形状である。通常、太陽電池セルの平面形状は正方形である。一方、上述のように、接続部材１２の電気抵抗による電力損失は電流の二乗に比例する。従って、このように太陽電池セル１１の面積を通常の半分にし、かつ数を倍にすることにより、出力電力を同一としたままで電流量を小さくすることができ、電力損失を理論上１／４に低減することができる。

（接続部材）
図１及び図２に示すように、各接続部材１２は、複数の太陽電池セル１１間を直列に接続するように、複数の太陽電池セル１１の表面側と裏面側とに積層されている。第１の接続部材１２ａ〜第５の接続部材１２ｅは、交互に複数の太陽電池セル１１の表面側と裏面側とに積層されている。具体的には、例えば第２の接続部材１２ｂは、隣り合う第１の太陽電池セル１１ａ及び第２の太陽電池セル１１ｂの表面側に積層され、第１の太陽電池セル１１ａの正極（ｐ型非晶質系半導体層側のフィンガー電極）と第２の太陽電池セル１１ｂの負極（ｎ型非晶質系半導体層側のフィンガー電極）とを接続している。また、第３の接続部材１２ｃは、隣り合う第２の太陽電池セル１１ｂ及び第３の太陽電池セル１１ｃの裏面側に積層され、第２の太陽電池セル１１ｂの正極（ｐ型非晶質系半導体層側のフィンガー電極）と第３の太陽電池セル１１ｃの負極（ｎ型非晶質系半導体層側のフィンガー電極）とを接続している。

各接続部材１２は、略正方形状である。各接続部材１２は、透光性フィルム２２と、透光性フィルム２２の内面に積層される複数の金属線２３とを有する。

透光性フィルム２２は、良好な透明性、耐久性、絶縁性等を有しているものであれば特に限定されない。透光性フィルム２２としては、例えばポリアミド、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリプロピレン等から形成される樹脂フィルムを用いることができる。

透光性フィルム２２の内面側（太陽電池セル１１と接する側の面）には、接着剤又は熱融着性樹脂が積層されている（図示しない）。この接着剤又は熱融着性樹脂は、金属線２３を透光性フィルム２２に対して固定するものであると共に、接続部材１２自体を太陽電池セル１１に対して接着させる機能を有する。なお、図３においては、模式的に透光性フィルム２２と太陽電池セル１１との間に空隙があるように図示しているが、透光性フィルム２２と太陽電池セル１１とは実質的に密着している。

接着剤としては、アクリル系接着剤、ゴム系接着剤、シリコーン系接着剤等が挙げられる。熱融着性樹脂としては、低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アイオノマー等が挙げられる。

各接続部材１２の複数の金属線２３は、接触する太陽電池セル１１のフィンガー電極２０と直交するように、平行に配設されている。また、複数の金属線２３は、透光性フィルム２２に積層された接着剤又は熱融着性樹脂から突出するように透光性フィルム２２の内面側に配設されている。１枚の透光性フィルム２２に配設される金属線２３の本数としては、例えば１０本以上２５本以下程度である。また、複数の金属線２３間の距離（間隔）としては、例えば６ｍｍ以上１５ｍｍ以下程度である。

金属線２３は、断面円形状である。金属線２３を形成する金属材料としては特に限定されない。金属線２３としては、太陽電池セル１１に接着（固定）される前の状態において、銀や銅製の線材と、この線材を被覆する半田等の低融点金属材との２層構造を有したものが好適に用いられる。このような金属線２３を用いることで、後に詳述するように、太陽電池セル１１に対して接続部材１２を接着する際の加熱により、低融点金属材が溶融し、金属線２３が太陽電池セル１１のフィンガー電極２０、２１等と良好に接続される。

金属線２３の直径としては、特に制限されないが、例えば上限としては４００μｍが好ましく、３５０μｍがより好ましく、３００μｍがさらに好ましい。一方、この下限としては、例えば１００μｍであり、２００μｍが好ましい。このようなサイズの金属線２３を用いることで、受光効率の低下及び抵抗損失を共に抑制し、セル割れの発生も低減させることができる。金属線２３の直径が上記上限を超えると、金属線２３による受光量の低下やセル割れの発生が生じやすくなる傾向がある。一方、金属線２３の直径が上記下限を下回ると、抵抗損失が大きくなり、発電効率が低下する傾向がある。

複数の接続部材１２は、各太陽電池セル１１を基準に表面側と裏面側とで面対称に配置されている。具体的には、図３に示すように、表面側の接続部材１２と、裏面側の接続部材１２とは、太陽電池セル１１を基準に面対称に配置されている。すなわち、複数の接続部材１２ａ〜１２ｅはすべて同一の形状からなり、平面視（図１の状態）において、表面側の接続部材１２の金属線２３と裏面側の接続部材１２の金属線２３が実質的に重なるように同一位置に配設されている。

当該太陽電池モジュール１０において、複数の太陽電池セル１１及び複数の接続部材１２は、図示しない表面側部材及び裏面側部材との間に配置され、封止材により封止された状態となっている。表面側部材及び裏面側部材の少なくとも一方（一般的には表面側部材）は透光性材料から形成される。当該太陽電池モジュール１０は、通常の太陽電池モジュールと同様に受光により電力が生じ、太陽電池として機能する。なお、表面側部材及び裏面側部材を共に透光性材料から形成し、両面受光型の太陽電池としてもよい。

なお、当該太陽電池モジュール１０においては、接続部材１２が隣接する太陽電池セル１１間に挟まれるように配置されることが無いため、各太陽電池セル１１を近接配置することができる。隣接する太陽電池セル１１同士の間隔としては、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることができる。

（利点）
当該太陽電池モジュール１０においては、接続部材１２として、透光性フィルム２２に金属線２３が配設されたフィルム状部材を用いている。従って、接続部材１２の隣接する太陽電池セル１１の電極間への取り付け作業が容易である。また、太陽電池セル１１には、バスバー電極が設けられていないことから、太陽電池セル１１と接続部材１２との位置合わせが比較的容易となる。さらに、接続部材１２を構成する金属線２３として、表面側及び裏面側のいずれも断面円形状のものを用いているため、表面側と裏面側とで熱膨張が同様となり、熱膨張差に起因した応力によるセル割れや剥がれの発生を低減することができる。また、表面側と裏面側とで接続部材１２が面対称に配置されているため、厚さ方向の加圧の際に生じうる各太陽電池セル１１へのせん断応力が低減される。従って、薄型化された結晶半導体基板１３を用いた場合も、セル割れ等の発生が抑制される。すなわち、当該太陽電池モジュール１０によれば、接続部材１２の取り付け作業が容易となり、使用時や製造時における熱膨張を要因としたセル割れや剥がれの発生、及びせん断応力を要因としたセル割れの発生が抑制される。

さらに、当該太陽電池モジュール１０においては、ｐ型非晶質系半導体層１５の外面側に配設される第１のフィンガー電極２０と、ｎ型非晶質系半導体層１８の外面側に配設される第２のフィンガー電極２１とが同一形状となっている。このため太陽電池セル１１の面対称性が高く、太陽電池セル１１にかかる応力がさらに均一化され、セル割れの発生が抑制される。

＜太陽電池モジュールの製造方法＞
当該太陽電池モジュール１０は、太陽電池セル１１（例えば太陽電池セル１１ａ）の両面に一対の接続部材１２（例えば接続部材１２ａ及び接続部材１２ｂ）を対向配置した状態での接続部材１２間の加熱及び加圧により、一対の接続部材１２と太陽電池セル１１とを接着（熱圧着）する工程を備える方法により好適に製造することができる。

このような接着工程（ラミネート工程）は、公知のラミネート機等により行うことができる。この接着工程において、例えば上述の透光性フィルム２２の内面に積層された接着剤の接着や、熱融着性樹脂の融着により透光性フィルム２２と太陽電池セル１１とが接着する。また、金属線２３の表層を形成していた半田等の低融点金属材が溶融し、金属線２３が太陽電池セル１１ａの両面（第１のフィンガー電極２０、第２のフィンガー電極２１、第１の透明導電膜１６及び第２の透明導電膜１９）に接着される。なお、この工程は、１枚の太陽電池セル１１毎に行ってもよいし、複数枚の太陽電池セル１１に対して同時に行ってもよい。

当該製造方法によれば、透光性フィルム２２に金属線２３が配設されたフィルム状の接続部材１２を用いているため、接続部材１２の電極間の接続（例えば接続部材１２ｂによる太陽電池セル１１ａの正極と太陽電池セル１１ｂの負極との接続）が容易になる。また、一対の接続部材１２を平面視で金属線２３が重なるように配置しておくことで、均等に力が加わり接着工程の際のセル割れの発生が抑制される。

上記接着工程における、太陽電池セル１１を挟持した接続部材１２間に加える圧力の上限としては、例えば１００ｋＰａとすることができるが、６０ｋＰａが好ましく、５０ｋＰａがより好ましい。当該製造方法においては、例えば平均厚さ１８０μｍ以下に薄型化された結晶半導体基板１３を用いた場合も、接着工程の際の圧力を上記上限以下とすることで、セル割れの発生を抑えつつ十分に太陽電池セル１１と接続部材１２とを圧着することができる。なお、この圧力の下限としては、例えば１０ｋＰａとすることができ、２０ｋＰａが好ましい。

上記接着工程における加熱温度としては、金属線２３の表層を形成する低融点金属材や透光性フィルム２２の内面に塗工された熱融着性樹脂の融点等に依存するが、例えば１００℃以上２５０℃以下とすることができる。

なお、本発明の太陽電池モジュール及びその製造方法は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば結晶半導体基板としてｐ型結晶半導体基板を用いることもできる。また、太陽電池セルにおいて、第１及び第２の真性非晶質系半導体層は積層されていなくてもよい。また、太陽電池モジュール１０としては、複数の太陽電池セル１１が一列に配置されているように図示しているが、通常、複数列で複数の太陽電池セルが配置される。

さらには、太陽電池セルの平面形状としては、正方形を一辺方向に３等分割、４等分割等した形状であってもよい。太陽電池セルの金属線配設方向長さをフィンガー電極配設方向長さの１／２以下（例えば１／２、１／３、１／４等）と短くし、逆に太陽電池セル数を増やすことにより、出力電力を同一としたままで電流量を小さくすることができ、電力損失を低減することができる。但し、太陽電池セルとしては平面形状が正方形のものを用いてもよい。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは無い。

太陽電池セル及び接続部材を用い、太陽電池セルと接続部材との接着の際の太陽電池セルの割れやすさについて評価した。

（太陽電池セル）
平均厚さ１００μｍ又は１８５μｍの２種類ｎ型結晶シリコン基板を用い、評価に供する太陽電池セルを作製した。作製した太陽電池セルの層構造は、第１のフィンガー電極／第１の透明導電膜／ｐ型非晶質系シリコン層／第１の真性非晶質系シリコン層／ｎ型結晶シリコン基板／第２の真性非晶質系シリコン層／ｎ型非晶質系シリコン層／第２の透明導電膜／第２のフィンガー電極とした。第１及び第２のフィンガー電極は、幅５０μｍ、高さ１０μｍ、間隔２ｍｍで形成した。

（接続部材）
透光性フィルムの一方の面に、断面円形状の複数の金属線（インジウムとスズの合金でコーティングされた銅線：直径３００μｍ）が８ｍｍ間隔で平行に配設された接続部材を用意した。

［評価］
金属線側が内側となるように２枚の接続部材で太陽電池セルを挟み、ラミネート機に供した。この際、フィンガー電極と金属線とが直交するように２枚の接続部材と太陽電池セルとを配置した。また、あえて割れが生じやすい状態とするために、上下の接続部材の金属線が平面視で平行に２ｍｍずれるように、２枚の接続部材を配置した。ラミネート機による太陽電池セルと接続部材との接着は、加熱温度１６５℃で行った。また、ラミネート圧力を５０ｋＰａ、７５ｋＰａ及び１００ｋＰａとし、それぞれのラミネート圧力により、基板の平均厚さが異なる２種の太陽電池セルに対して接続部材を接着させた。この際の太陽電池セルに生じた割れの箇所数を数えた。結果を下記表１に示す。

このように、薄型化された基板を用いた場合にセル割れの発生箇所数は増加するものの、上述の方法による接着を行い、かつラミネート圧力を制御することにより、割れの発生が抑制できることがわかる。

本発明の太陽電池モジュール及びその製造方法は、太陽光等を利用した発電装置及びその製造方法として好適に用いられる。

１０ 太陽電池モジュール
１１、１１ａ〜１１ｄ 太陽電池セル
１２、１２ａ〜１２ｅ 接続部材
１３ 結晶半導体基板
１４ 第１の真性非晶質系半導体層
１５ ｐ型非晶質系半導体層
１６ 第１の透明導電膜
１７ 第２の真性非晶質系半導体層
１８ ｎ型非晶質系半導体層
１９ 第２の透明導電膜
２０ 第１のフィンガー電極
２１ 第２のフィンガー電極
２２ 透光性フィルム
２３ 金属線

Claims (8)

1. 正極側と負極側とが交互に表面側となるように列状に配置された複数の太陽電池セル、及び
   上記複数の太陽電池セル間を直列に接続するように、上記複数の太陽電池セルの表面側と裏面側とに積層された複数の接続部材
   を備える太陽電池モジュールであって、
   上記各太陽電池セルが、結晶半導体基板と、この結晶半導体基板の一方の面側に積層されるｐ型非晶質系半導体層と、上記結晶半導体基板の他方の面側に積層されるｎ型非晶質系半導体と、上記ｐ型非晶質系半導体層及びｎ型非晶質系半導体層の各外面側に、上記正極及び負極としてそれぞれ平行に配設される複数のフィンガー電極とを有し、
   上記各接続部材が、透光性フィルムと、この透光性フィルムの内面側に上記複数のフィンガー電極と直交するように配設される断面円形状の金属線とを有し、
   上記複数の接続部材の金属線が、表面側と裏面側とで平面視における同一位置に配置されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 上記ｐ型非晶質系半導体層の外面側に配設されるフィンガー電極と、ｎ型非晶質系半導体層の外面側に配設されるフィンガー電極とが、同一形状である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 上記結晶半導体基板が、エピタキシャル成長法により形成されたｎ型結晶半導体基板である請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュール。
4. 上記結晶半導体基板の平均厚さが５０μｍ以上１８０μｍ以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の太陽電池モジュール。
5. 上記太陽電池セルの平面形状が長方形であり、上記太陽電池セルの金属線配設方向長さがフィンガー電極配設方向長さの１／２以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
6. 上記金属線の平均直径が２００μｍ以上４００μｍ以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
7. 正極側と負極側とが交互に表面側となるように列状に配置された複数の太陽電池セル、及び
   上記複数の太陽電池セル間を直列に接続するように、上記複数の太陽電池セルの表面側と裏面側とに積層された複数の接続部材
   を備え、
   上記各太陽電池セルが、結晶半導体基板と、この結晶半導体基板の一方の面側に積層されるｐ型非晶質系半導体層と、上記結晶半導体基板の他方の面側に積層されるｎ型非晶質系半導体と、上記ｐ型非晶質系半導体層及びｎ型非晶質系半導体層の各外面側に、上記正極及び負極としてそれぞれ平行に配設される複数のフィンガー電極とを有し、
   上記各接続部材が、透光性フィルムと、この透光性フィルムの内面側に上記フィンガー電極と直交するように配設される断面円形状の金属線とを有し、
   上記複数の接続部材の金属線が、表面側と裏面側とで平面視における同一位置に配置されている太陽電池モジュールの製造方法において、
   上記太陽電池セルの両面に一対の上記接続部材を対向配置した状態での上記接続部材間の加圧及び加熱により、上記一対の接続部材と太陽電池セルとを接着する工程
   を備える太陽電池モジュールの製造方法。
8. 上記接着工程の際の圧力が１０ｋＰａ以上６０ｋＰａ以下である請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
   
   

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