JP2016192436A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】集電効率を向上させる電極構成を有する太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１は、２次元状に配置された複数の太陽電池素子１１と、太陽電池素子１１の主面上に形成され、複数の太陽電池素子１１を電気的に接続するタブ配線２０とを備え、太陽電池素子１１は、上記主面上の受光領域において、タブ配線２０の配置方向に沿って形成された、受光電荷をタブ配線２０に伝達するバスバー電極１１２と、平面視においてバスバー電極１１２と交差する方向に形成された、受光電荷を集電する複数のフィンガー電極１１１とを有し、上記受光領域は、中央領域Ａｃと、中央領域Ａｃよりも太陽電池素子１１内の外側にある外周領域Ａｐとを含み、複数のフィンガー電極１１１の外周領域Ａｐの集電抵抗は、中央領域Ａｃの集電抵抗よりも低い。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

複数の太陽電池素子が平面上に２次元配置された太陽電池モジュールでは、太陽電池素子の集光効率を向上させることが重要である。

特許文献１には、同一平面上において隙間領域を有して配列された複数の太陽電池素子を有する太陽電池モジュールにおいて、当該隙間領域に入射した光を反射して太陽電池素子の受光面に入射させる反射部材が配置された構成が開示されている。本構成によれば、太陽電池素子間の隙間領域に照射される太陽光の有効利用が可能となる。

特開２０１３−９８４９６号公報

前述した従来の太陽電池モジュールでは、太陽電池素子間の隙間領域に入射した太陽光が反射部材で反射して太陽電池素子内の外周領域に入射する。このため、太陽電池素子の中央領域と比較して、上記外周領域のほうが受光電荷の集電電流密度が高くなる。

しかしながら、従来の太陽電池モジュールでは、太陽電池素子の中央領域および外周領域での集電電流密度の差に対応した集電電極の配置が最適化されていない。このため、外周領域での集電損失が大きくなり、上記隙間領域の入射光を太陽電池素子上に再配光させるにもかかわらず、集電効率が向上しないという課題がある。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、集電効率を向上させる電極構成を有する太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、２次元状に配置された複数の太陽電池素子と、前記複数の太陽電池素子の主面上に形成され、前記複数の太陽電池素子を電気的に接続するタブ配線とを備え、前記複数の太陽電池素子のそれぞれは、前記主面上の受光領域において、前記タブ配線の配置方向に沿って形成された、前記受光領域で発生した受光電荷を前記タブ配線に伝達するバスバー電極と、平面視において前記バスバー電極と交差する方向に形成された、前記受光電荷を集電する複数のフィンガー電極とを有し、前記受光領域は、中央領域と、平面視において当該中央領域よりも外側にある外周領域とを含み、前記外周領域における前記複数のフィンガー電極の単位面積あたりの集電抵抗値は、前記中央領域における前記複数のフィンガー電極の単位面積あたりの集電抵抗値よりも低い。

本発明に係る太陽電池モジュールによれば、集電効率を向上させることが可能となる。

実施の形態１に係る太陽電池モジュールの概観平面図である。 実施の形態１に係る太陽電池モジュールの列方向における構造断面図である。 実施の形態１に係る太陽電池素子の電極構成を示す平面図である。 実施の形態１に係る太陽電池素子の積層構造を表す断面図である。 実施の形態１に係る太陽電池素子およびその周辺での光入射状態を表す構造断面図である。 実施の形態１に係る太陽電池素子の電極構成を示す平面拡大図である。 実施の形態１の変形例１に係る太陽電池素子の電極構成を示す平面図である。 実施の形態１の変形例２に係る太陽電池モジュールの構成を示す構造断面図である。 実施の形態１の変形例３に係る太陽電池モジュールの構成を示す構造断面図である。 実施の形態２に係る太陽電池素子の電極構成を示す平面図である。 実施の形態３に係る太陽電池素子の電極構成を示す平面図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールについて、図面を用いて詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

本明細書において、太陽電池素子の「表面」とは、その反対側の面である「裏面」に比べ、光が多く内部へ入射可能な面を意味（５０％超過〜１００％の光が表面から内部に入射する）、し、「裏面」側から光が内部に全く入らない場合も含む。また太陽電池モジュールの「表面」とは、太陽電池素子の「表面」と対向する側の光が入射可能な面を意味し、「裏面」とはその反対側の面を意味する。また、「第１の部材上に第２の部材を設ける」などの記載は、特に限定を付さない限り、第１および第２の部材が直接接触して設けられる場合のみを意図しない。即ち、この記載は、第１および第２の部材の間に他の部材が存在する場合を含む。また、「略＊＊」との記載は、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。

（実施の形態１）
［１−１．太陽電池モジュールの基本構成］
本実施の形態に係る太陽電池モジュールの基本構成の一例について、図１を用いて説明する。

図１は、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１の概観平面図である。同図に示された太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池素子１１と、タブ配線２０と、わたり配線３０と、枠体５０とを備える。

太陽電池素子１１は、隙間領域を介して２次元状に配置され、光照射により電力を発生する平板状の光起電力セルである。

タブ配線２０は、太陽電池素子１１の表面に配置され、列方向に隣接する太陽電池素子１１を電気的に接続する配線部材である。なお、タブ配線２０は、光入射側の面に光拡散形状を有していてもよい。光拡散形状とは、光拡散機能を有する形状である。この光拡散形状により、タブ配線２０上に入射した光をタブ配線２０の表面で拡散し、当該拡散光を太陽電池素子１１に再配光できる。

わたり配線３０は、太陽電池ストリングどうしを接続する配線部材である。なお、太陽電池ストリングとは、列方向に配置されタブ配線２０により接続された複数の太陽電池素子１１の集合体である。なお、わたり配線３０の光入射側の面に、光拡散形状が形成されていてもよい。これにより、太陽電池素子１１と枠体５０との間に入射した光をわたり配線３０の表面で拡散し、当該拡散光を太陽電池素子１１に再配光できる。

枠体５０は、複数の太陽電池素子１１が２次元配列されたパネルの外周部を覆う外枠部材である。

［１−２．太陽電池モジュールの構造］
次に、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１の具体的構造について説明する。

図２は、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１の列方向における構造断面図である。具体的には、図２は、図１の太陽電池モジュール１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。同図に示された太陽電池モジュール１は、太陽電池素子１１と、タブ配線２０と、表面充填部材７０Ａおよび裏面充填部材７０Ｂと、表面保護部材８０および裏面保護部材９０とを備える。

タブ配線２０は、長尺状の導電性配線であって、例えば、リボン状の金属箔である。タブ配線２０は、例えば、銅箔や銀箔等の金属箔の表面全体を半田や銀等で被覆したものを所定の長さに短冊状に切断することによって作製することができる。列方向に隣接する２つの太陽電池素子１１において、一方の太陽電池素子１１の表面に配置されたタブ配線２０は、他方の太陽電池素子１１の裏面にも配置される。より具体的には、タブ配線２０の一端部の下面は、一方の太陽電池素子１１の表面側のバスバー電極に接合される。また、タブ配線２０の他端部の上面は、他方の太陽電池素子１１の裏面側のバスバー電極に接合される。これにより、列方向に配置された複数の太陽電池素子１１からなる太陽電池ストリングは、当該複数の太陽電池素子１１が列方向に直列接続された構成となっている。

なお、タブ配線２０とバスバー電極とは、導電性接着部材により接合される。つまり、タブ配線２０は、導電性接着部材を介して太陽電池素子１１に接続される。導電性接着部材としては、例えば、導電性接着ペースト、導電性接着フィルムまたは異方性導電フィルムを用いることができる。導電性接着ペーストは、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはウレタン樹脂等の熱硬化型の接着性樹脂材料に導電性粒子を分散させたペースト状の接着剤である。導電性接着フィルムおよび異方性導電フィルムは、熱硬化型の接着性樹脂材料に導電性粒子を分散させてフィルム状に形成されたものである。

なお、導電性接着部材は、上記に例示した導電性接着剤ではなく、ハンダ材であってもよい。また、導電性接着剤に代えて、導電性粒子を含まない樹脂接着剤を用いてもよい。この場合、樹脂接着剤の塗布厚みを適切に設計することによって、熱圧着時の加圧時に樹脂接着剤が軟化し、バスバー電極の表面とタブ配線２０とを直接接触させて電気的に接続させることができる。

また、図２に示すように、複数の太陽電池素子１１の表面側には表面保護部材８０が配設され、裏面側には裏面保護部材９０が配設されている。そして、複数の太陽電池素子１１を含む面と表面保護部材８０との間には表面充填部材７０Ａが配置され、複数の太陽電池素子１１を含む面と裏面保護部材９０との間には裏面充填部材７０Ｂが配置されている。表面保護部材８０および裏面保護部材９０は、それぞれ、表面充填部材７０Ａおよび裏面充填部材７０Ｂにより固定されている。

表面保護部材８０は、太陽電池素子１１の表面側に配置された保護部材である。表面保護部材８０は、太陽電池モジュール１の内部を風雨や外部衝撃、火災などから保護し、太陽電池モジュール１の屋外暴露における長期信頼性を確保するための部材である。この観点から表面保護部材８０は、例えば、透光性および遮水性を有するガラス、フィルム状または板状の硬質の透光性および遮水性を有する樹脂部材などを用いることができる。

裏面保護部材９０は、太陽電池素子１１の裏面側に配置された保護部材である。裏面保護部材９０は、太陽電池モジュール１の裏面を外部環境から保護する部材であり、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂フィルム、または、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。

表面充填部材７０Ａは、複数の太陽電池素子１１と表面保護部材８０との間の空間に充填された充填材であり、裏面充填部材７０Ｂは、複数の太陽電池素子１１と裏面保護部材９０との間の空間に充填された充填材である。表面充填部材７０Ａおよび裏面充填部材７０Ｂは、太陽電池素子１１を外部環境から遮断するための封止機能を有している。表面充填部材７０Ａおよび裏面充填部材７０Ｂの配置により、屋外設置が想定される太陽電池モジュール１の高耐熱性および高耐湿性を確保することが可能となる。

表面充填部材７０Ａは、封止機能を有する透光性の高分子材料からなる。表面充填部材７０Ａの高分子材料は、例えば、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等の透光性樹脂材料が挙げられる。

裏面充填部材７０Ｂは、封止機能を有する高分子材料からなる。ここで、裏面充填部材７０Ｂは、白色加工されている。裏面充填部材７０Ｂの高分子材料は、例えば、ＥＶＡ等が白色加工された樹脂材料が挙げられる。

裏面充填部材７０Ｂが白色加工されていることにより、隙間領域に入射した光は裏面充填部材７０Ｂの表面で乱反射し、当該乱反射した光は表面保護部材８０の下面で反射し、当該反射した光は太陽電池素子１１へと再配光される。これにより、太陽電池モジュール１の集光効率を高めることが可能となる。

なお、製造工程の簡素化および表面充填部材７０Ａと裏面充填部材７０Ｂとの界面の密着性といった観点から、表面充填部材７０Ａと裏面充填部材７０Ｂとは、同じ材料系であることが好ましい。表面充填部材７０Ａおよび裏面充填部材７０Ｂは、複数の太陽電池素子１１（セルストリング）を挟んだ２つの樹脂シート（透光性のＥＶＡシートと白色加工されたＥＶＡシート）をラミネート処理（ラミネート加工）することで形成される。

［１−３．実施の形態に係る太陽電池素子の構成］
［１−３−１．太陽電池素子の平面構成］
太陽電池モジュール１の主たる構成要素である太陽電池素子１１の平面構成について説明する。

図３は、実施の形態１に係る太陽電池素子１１の電極構成を示す平面図である。同図に示すように、太陽電池素子１１は、平面視において略正方形状である。太陽電池素子１１は、例えば、縦１２５ｍｍ×横１２５ｍｍ×厚み２００μｍである。

太陽電池素子１１は、受光領域において、複数のバスバー電極１１２および複数のフィンガー電極１１１を有する。複数のバスバー電極１１２は、平面視において互いに平行に、タブ配線２０の配置方向に沿うように形成されており、受光電荷をタブ配線２０に伝達する電極である。複数のフィンガー電極１１１は、平面視において互いに平行に、バスバー電極１１２と交差する方向に形成されており、受光領域で発生した受光電荷を集電する電極である。バスバー電極１１２およびフィンガー電極１１１は、集電極１１０を構成している。集電極１１０は、例えば、Ａｇ（銀）などの導電性粒子を含む導電性ペーストにより形成される。なお、バスバー電極１１２の線幅は、典型的には１５０μｍであり、フィンガー電極１１１の線幅は、典型的には１００μｍである。また、バスバー電極１１２の上には、タブ配線２０が接合されている。

［１−３−２．太陽電池素子の断面構成］
次に太陽電池素子１１の断面構成について説明する。

図４は、実施の形態１に係る太陽電池素子１１の積層構造を表す断面図である。なお、同図は、図３における太陽電池素子１１のＩＶ−ＩＶ断面図である。図４に示すように、ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の主面上にｉ型非晶質シリコン膜１２１およびｐ型非晶質シリコン膜１２２が、この順で形成されている。ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１、ｉ型非晶質シリコン膜１２１およびｐ型非晶質シリコン膜１２２は、光電変換層を形成し、ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１が主たる発電層となる。さらに、ｐ型非晶質シリコン膜１２２上に、受光面電極１０２が形成されている。図３に示したように、受光面電極１０２上には、複数のバスバー電極１１２および複数のフィンガー電極１１１からなる集電極１１０が形成されている。なお、図４では、集電極１１０のうち、フィンガー電極１１１のみが示されている。

また、ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の裏面には、ｉ型非晶質シリコン膜１２３およびｎ型非晶質シリコン膜１２４が、この順で形成されている。さらに、ｎ型非晶質シリコン膜１２４上に、受光面電極１０３が形成され、受光面電極１０３上に、複数のバスバー電極１１２および複数のフィンガー電極１１１からなる集電極１１０が形成されている。

なお、ｐ型非晶質シリコン膜１２２がｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の裏面側に、ｎ型非晶質シリコン膜１２４がｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の受光面側にそれぞれ形成されていてもよい。

集電極１１０は、例えば、樹脂材料をバインダとし、銀粒子などの導電性粒子をフィラーとした熱硬化型である樹脂型導電性ペーストを用いて、スクリーン印刷などの印刷法により形成することができる。

本実施の形態に係る太陽電池素子１１は、ｐｎ接合特性を改善するために、ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１とｐ型非晶質シリコン膜１２２またはｎ型非晶質シリコン膜１２４との間に、ｉ型非晶質シリコン膜１２１を設けた構造を有している。

本実施の形態に係る太陽電池素子１１は、片側受光型であり、ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の表面側の受光面電極１０２が受光面となる。ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１において発生したキャリアは、光電流として表面側および裏面側の受光面電極１０２および１０３に拡散し、集電極１１０で収集される。

受光面電極１０２および１０３は、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＳｎＯ_２（酸化錫）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などからなる透明電極である。なお、裏面側の受光面電極１０３は、透明でない金属電極であってもよい。また、裏面側の集電極としては、集電極１１０の代わりに、受光面電極１０３上の全面に形成された電極を用いてもよい。

［１−３−３．太陽電池素子の電極構成］
次に、太陽電池素子１１の電極構成について説明する。太陽電池素子１１の受光領域は、中央領域Ａｃと、中央領域Ａｃよりも太陽電池素子１１内の外側にある外周領域Ａｐとを含む。

本実施の形態に係る太陽電池素子１１において、外周領域Ａｐに配置された複数のフィンガー電極１１１の単位面積あたりの集電抵抗値は、中央領域Ａｃに配置された複数のフィンガー電極１１１の単位面積あたりの集電抵抗値よりも低いことを特徴とする。

図５は、実施の形態１に係る太陽電池素子１１およびその周辺での光入射状態を表す構造断面図である。太陽電池モジュール１の表面側から入射した光は、太陽電池素子１１間の隙間領域において、表面充填部材７０Ａを透過して裏面充填部材７０Ｂの表面に照射される。ここで、裏面充填部材７０Ｂは、白色加工されているため、上記隙間領域では、入射光は裏面充填部材７０Ｂの表面で乱反射し、当該乱反射した光は表面保護部材８０の下面で反射し、当該反射した光は太陽電池素子１１の外周領域Ａｐへと再配光される。このため、太陽電池素子１１の中央領域Ａｃと比較して、外周領域Ａｐのほうが集電電荷量が多くなる。

これに対し、本実施の形態に係る太陽電池素子１１は、上述したように、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１１の単位面積あたりの集電抵抗値が相対的に低い。このため、中央領域Ａｃに対して外周領域Ａｐの集電電荷量が多い場合であっても、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１１の抵抗ロスを相対的に低減できる。よって、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１は、集電効率を向上させることが可能となる。

外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１１の単位面積あたりの集電抵抗値を、中央領域Ａｃに配置されたフィンガー電極１１１の単位面積あたりの集電抵抗値よりも低くするための構成として、以下の構成が挙げられる。つまり、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１１の平面視における面積占有率を、中央領域Ａｃにおける複数のフィンガー電極１１１の平面視における面積占有率よりも高くする。ここで、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１１の平面視における面積占有率とは、外周領域Ａｐの平面視における面積に対する、外周領域Ａｐでのフィンガー電極１１１の平面視における面積の割合である。また、中央領域Ａｃにおける複数のフィンガー電極１１１の平面視における面積占有率とは、中央領域Ａｃの平面視における面積に対する、中央領域Ａｃでのフィンガー電極１１１の平面視における面積の割合である。これによれば、外周領域Ａｐに配置された複数のフィンガー電極１１１全体の単位面積あたりの抵抗値は、中央領域Ａｃに配置された複数のフィンガー電極１１１全体の単位面積あたりの抵抗値よりも低くなる。よって、中央領域Ａｃに対して外周領域Ａｐの集電電荷量が多い場合であっても、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１１全体の抵抗ロスを相対的に低減できる。

外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１１の面積占有率を、中央領域Ａｃに配置されたフィンガー電極１１１の面積占有率よりも高くするための具体的構成として、図３に示される構成が挙げられる。図３に示された太陽電池素子１１では、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１１の平面視におけるピッチＤｐ１は、中央領域Ａｃにおける複数のフィンガー電極１１１の平面視におけるピッチＤｃ１よりも狭い。なお、本実施の形態では、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１１の電極幅は、中央領域Ａｃにおける複数のフィンガー電極１１１の電極幅と同じである。

上記構成によれば、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１１の平面視における面積占有率は、中央領域Ａｃにおける複数のフィンガー電極１１１の平面視における面積占有率よりも高くなる。つまり、外周領域Ａｐに配置された複数のフィンガー電極１１１全体の単位面積あたりの抵抗値は、中央領域Ａｃに配置された複数のフィンガー電極１１１全体の単位面積あたりの抵抗値よりも低くなる。よって、中央領域Ａｃに対して外周領域Ａｐの集電電荷量が多い場合であっても、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１１全体の抵抗ロスを相対的に低減できる。

さらに、図６に示すように、バスバー電極１１２近傍におけるフィンガー電極１１１の電極幅を太くしている。

図６は、実施の形態１に係る太陽電池素子１１の電極構成を示す平面拡大図である。より具体的には、図６は、図３における領域ＶＩを拡大した図である。図６に示すように、本実施の形態に係る太陽電池素子１１において、複数のフィンガー電極１１１のそれぞれにおいて、バスバー電極１１２に近い領域である第１領域におけるフィンガー電極１１１の電極幅Ｗｆｔは、第１領域よりもバスバー電極１１２から遠い領域である第２領域におけるフィンガー電極１１１の電極幅Ｗｆｂよりも広い。

受光領域で発生した電荷は、フィンガー電極１１１で集電され、当該集電された電荷はバスバー電極１１２に伝達される。よって、フィンガー電極１１１において、バスバー電極１１２に近いほど、集電電荷量は多くなる。これに対して、上記構成によれば、集電電荷量が多くなるバスバー電極１１２近傍のフィンガー電極１１１の電極幅Ｗｆｔを相対的に太くしているので、フィンガー電極１１１の抵抗ロスを効果的に低減できる。

更に、中央領域Ａｃのバスバー電極１１２近傍のフィンガー電極１１１の電極幅Ｗｆｔよりも、外周領域Ａｐのバスバー電極１１２近傍のフィンガー電極１１１の電極幅Ｗｆｔの方が相対的に太い方が望ましい。これにより、外周領域Ａｐにおけるフィンガー電極１１１の抵抗ロスを更に効果的に低減できる。

なお、図６に示された電極構成では、フィンガー電極１１１は、すべて直線により形成されているが、これに限られない。例えば、第１領域と第２領域との境界部において、第１領域および第２領域のフィンガー電極１１１が、曲線により滑らかに結ばれていてもよいし、フィンガー電極１１１が全体的に曲線形状を有していてもよい。

［１−３−４．変形例１に係る太陽電池素子の電極構成］
次に、変形例１に係る太陽電池素子１２の電極構成について説明する。

図７は、実施の形態１の変形例１に係る太陽電池素子の電極構成を示す平面図である。本変形例に係る太陽電池素子１２において、実施の形態１に係る太陽電池素子１１と同じく、外周領域Ａｐに配置された複数のフィンガー電極１１３ｐの単位面積あたりの集電抵抗値は、中央領域Ａｃに配置された複数のフィンガー電極１１３ｃの単位面積あたりの集電抵抗値よりも低いことを特徴とする。

また、フィンガー電極１１３ｐの平面視における面積占有率は、フィンガー電極１１３ｃの平面視における面積占有率よりも高い。

本変形例において、フィンガー電極１１３ｐの面積占有率を、フィンガー電極１１３ｃの面積占有率よりも高くするための具体的構成として、図７に示される構成が挙げられる。

図７に示された太陽電池素子１２では、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１３ｐの平面視における電極幅Ｗｐ２は、中央領域Ａｃにおける複数のフィンガー電極１１３ｃの平面視における電極幅Ｗｃ２よりも広い。なお、本変形例では、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１３ｐのピッチは、中央領域Ａｃにおける複数のフィンガー電極１１３ｃのピッチと同じである。

上記構成によれば、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１３ｐの平面視における面積占有率は、中央領域Ａｃにおける複数のフィンガー電極１１３ｃの平面視における面積占有率よりも高くなる。つまり、外周領域Ａｐに配置された複数のフィンガー電極１１３ｐ全体の単位面積あたりの抵抗値は、中央領域Ａｃに配置された複数のフィンガー電極１１３ｃ全体の単位面積あたりの抵抗値よりも低くなる。よって、中央領域Ａｃに対して外周領域Ａｐの集電電荷量が多い場合であっても、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１３ｐ全体の抵抗ロスを相対的に低減できる。

なお、本変形例においても、図６に示された電極構成を用いてもよい。つまり、第１領域におけるフィンガー電極１１３ｐおよび１１３ｃの電極幅は、第２領域におけるフィンガー電極１１３ｐおよび１１３ｃの電極幅よりも広くてもよい。これにより、外周領域Ａｐにおけるフィンガー電極１１３ｐの抵抗ロスを効果的に低減できる。更に、第２領域において、外周領域Ａｐのフィンガー電極１１３ｐと中央領域Ａｃのフィンガー電極１１３ｃの電極幅を同じとし、第１領域における外周領域Ａｐのフィンガー電極１１３ｐの電極幅を中央領域Ａｃのフィンガー電極１１３ｃより広くしても良い。バスバー電極に近いほど集電電荷量が多くなるため、第１領域のみ中央領域Ａｃのフィンガー幅より外周領域Ａｐのフィンガー幅を太くしても、抵抗ロスを効果的に低減できる。

［１−４．変形例２に係る太陽電池モジュールの構造］
本変形例に係る太陽電池モジュール１Ａは、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１と比較して、隙間領域に入射した光を太陽電池素子上へ再配光させるための構成のみが異なる。以下、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

図８は、実施の形態１の変形例２に係る太陽電池モジュール１Ａの構成を示す構造断面図である。同図に示すように、本変形例に係る太陽電池モジュール１Ａは、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１と比較して、さらに、太陽電池素子１１と受光面に平行な方向で隣り合うように配置された光反射部材４０を備える。

光反射部材４０の表面側の面は、連続した凹凸形状となっている。この凹凸形状により、光反射部材４０は、太陽電池モジュール１Ａの受光面の略法線方向から入射する光を、斜め方向へと反射する。斜め方向へ反射した光は、表面保護部材８０の下面で再反射して、光反射部材４０に隣接する太陽電池素子１１の外周領域Ａｐへと入射する。光反射部材４０の厚みは、例えば、１２０μｍである。

上記凹凸形状を有するための構造として、光反射部材４０は、例えば、金属層４１と、高分子層４２とを備える。

高分子層４２は、底面が裏面充填部材７０Ｂと接しており、裏面充填部材７０Ｂが有する高分子材料よりも硬質である高分子材料を主成分とする部材である。なお、高分子層４２の表面には、複数の凹凸が形成されている。高分子層４２の材料として硬質な高分子材料を適用することにより、高分子層４２の表面加工の制御性が向上し、凹凸形状の精度を上げることが可能となる。高分子層４２が有する上記高分子材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好適である。

金属層４１は、高分子層４２の表面上に形成された金属部材であり、高分子層４２と接していない面は、表面充填部材７０Ａと接している。金属層４１は、例えば、光に対して反射率の高いＡｌなどが好適である。金属層４１には、高分子層４２の表面形状を反映した複数の凹凸が形成されている。なお、光反射部材４０の凹凸形状は、規則的な形状となっているが、ランダムであってもよい。また、光反射部材４０の表面には、凹凸形状が設けられていなくてもよい。

光反射部材４０の上記構成により、２次元配置された太陽電池素子１１の間の隙間領域へ入射した光を、太陽電池素子１１の外周領域Ａｐへと再配光できるので、太陽電池素子１１の集光効率が向上する。よって、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。

なお、本変形例では、光反射部材４０が配置されているため、裏面充填部材７０Ｂは透明部材としている。しかしながら、上記実施の形態と同様に、裏面充填部材７０Ｂは白色加工されていてもよい。太陽電池モジュール１Ａには、光反射部材４０と太陽電池素子１１とが接していない領域があり、当該領域から入射光が裏面充填部材７０Ｂへと入射する場合が想定される。裏面充填部材７０Ｂへと入射した光は、裏面保護部材９０で反射し、光反射部材４０の裏面に照射される。この光反射部材４０の裏面への光照射を回避するため、裏面充填部材７０Ｂを白色としてもよい。

［１−５．変形例３に係る太陽電池モジュールの構造］
本変形例に係る太陽電池モジュール１Ｂは、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１と比較して、太陽電池素子上の無効領域に入射した光を有効領域へ再配光させるための構成のみが異なる。以下、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

図９は、実施の形態１の変形例３に係る太陽電池モジュール１Ｂの構成を示す構造断面図である。同図に示すように、本変形例に係る太陽電池モジュール１Ｂは、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１と比較して、さらに、太陽電池素子１１の無効領域Ａｎに、光拡散部材２５を備える。ここで、無効領域Ａｎとは、図９に示すように、外周領域Ａｐの外側であって、フィンガー電極１１１が形成されていない領域である。つまり、無効領域は、太陽電池素子１１の平面視における最端部であって、当該無効領域に入射した光が受光電荷として集光されることが抑制された領域である。

光拡散部材２５は、例えば、白色加工されたペースト状の樹脂材料からなり、太陽電池素子１１の最外周部に、受光領域を囲むように形成されている。

光拡散部材２５の上記構成により、２次元配置された太陽電池素子１１の無効領域へ入射した光を、太陽電池素子１１の外周領域Ａｐへと再配光できるので、太陽電池素子１１の集光効率が向上する。よって、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。

なお、本変形例では、裏面充填部材７０Ｂは白色加工されている。これにより、隙間領域に入射した光は裏面充填部材７０Ｂの表面で乱反射し、太陽電池素子１１へと再配光される。これにより、太陽電池モジュール１Ｂの集光効率を高めることが可能となる。

また、本変形例において、変形例２に係る光反射部材４０が配置されていてもよい。また、光反射部材４０が配置されている場合には、裏面充填部材７０Ｂは透明であってもよい。

（実施の形態２）
［２−１．太陽電池モジュールの基本構成］
本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、集電抵抗を外周領域Ａｐと中央領域Ａｃとで異ならせるものであり、フィンガー電極の面積占有率を外周領域Ａｐと中央領域Ａｃとで異ならせるという実施の形態１の特徴とは異なる特徴を有する。

本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１と比較して、太陽電池素子上の電極構成のみが異なる。従って、以下では、本実施の形態に係る太陽電池素子の電極構成のみについて説明する。

［２−２．太陽電池素子の電極構成］
本実施の形態に係る太陽電池素子１３の電極構成について説明する。

図１０は、実施の形態２に係る太陽電池素子１３の電極構成を示す平面図である。図１０に示すように、太陽電池素子１３の受光領域は、中央領域Ａｃと、中央領域Ａｃよりも太陽電池素子１３内の外側にある外周領域Ａｐとを含む。

本実施の形態に係る太陽電池素子１３は、外周領域Ａｐに配置された複数のフィンガー電極１１５ｐの単位面積あたりの集電抵抗値は、中央領域Ａｃに配置された複数のフィンガー電極１１５ｃの単位面積あたりの集電抵抗値よりも低いことを特徴とする。このため、中央領域Ａｃに対して外周領域Ａｐの集電電荷量が多い場合であっても、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１１の抵抗ロスを相対的に低減できる。よって、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１は、集電効率を向上させることが可能となる。

また、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１１の単位面積あたりの集電抵抗値を、中央領域Ａｃに配置されたフィンガー電極１１１の単位面積あたりの集電抵抗値よりも低くするための具体的構成として、以下の構成が挙げられる。つまり、本実施の形態に係る太陽電池素子１３では、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１５ｐの厚みｔ_１１５ｐは、中央領域Ａｃにおける複数のフィンガー電極１１５ｃの厚みｔ_１１５ｃよりも厚い。なお、本実施の形態では、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１５ｐの電極幅Ｗｐ３およびピッチＤｐ３は、中央領域Ａｃにおける複数のフィンガー電極１１５ｃの電極幅Ｗｃ３およびピッチＤｃ３と同じである。

上記構成によれば、外周領域Ａｐに配置された複数のフィンガー電極１１５ｐ全体の単位面積あたりの抵抗値は、中央領域Ａｃに配置された複数のフィンガー電極１１５ｃ全体の単位面積あたりの抵抗値よりも低くなる。よって、中央領域Ａｃに対して外周領域Ａｐの集電電荷量が多い場合であっても、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１５ｐ全体の抵抗ロスを相対的に低減できる。よって、本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、集電効率を向上させることが可能となる。

なお、本実施の形態においても、図６に示されたようなフィンガー電極構成としても良い。つまり、第１領域におけるフィンガー電極１１５ｐおよび１１５ｃの電極幅は、第２領域におけるフィンガー電極１１５ｐおよび１１５ｃの電極幅よりも広くてもよい。これにより、外周領域Ａｐにおけるフィンガー電極１１５ｐの抵抗ロスを効果的に低減できる。更に、第２領域において、外周領域Ａｐのフィンガー電極１１５ｐと中央領域Ａｃのフィンガー電極１１５ｃの電極幅を同じとし、第１領域における外周領域Ａｐのフィンガー電極１１５ｐの電極幅を中央領域Ａｃのフィンガー電極１１５ｃより広くしても良い。バスバー電極に近いほど集電電荷量が多くなるため、第１領域のみ中央領域Ａｃのフィンガー幅より外周領域Ａｐのフィンガー幅を太くしても、抵抗ロスを効果的に低減できる。

（実施の形態３）
［３−１．太陽電池モジュールの基本構成］
本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、集電抵抗を外周領域Ａｐと中央領域Ａｃとで異ならせるものであり、フィンガー電極の面積占有率を外周領域Ａｐと中央領域Ａｃとで異ならせるという実施の形態１の特徴とは異なる特徴を有する。

本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１と比較して、太陽電池素子上の電極構成のみが異なる。従って、以下では、本実施の形態に係る太陽電池素子の電極構成のみについて説明する。

［３−２．太陽電池素子の電極構成］
本実施の形態に係る太陽電池素子１４の電極構成について説明する。

図１１は、実施の形態３に係る太陽電池素子１４の電極構成を示す平面図である。図１１に示すように、太陽電池素子１４の受光領域は、中央領域Ａｃと、中央領域Ａｃよりも太陽電池素子１４内の外側にある外周領域Ａｐとを含む。なお、本実施の形態における外周領域Ａｐは、平面視において太陽電池素子１４の最も外側に配置されたバスバー電極１１８ｐより外側の領域である。

本実施の形態に係る太陽電池素子１４は、外周領域Ａｐに配置された複数のフィンガー電極１１７ｐの集電抵抗は、中央領域Ａｃに配置された複数のフィンガー電極１１７ｃの集電抵抗よりも低いことを特徴とする。このため、中央領域Ａｃに対して外周領域Ａｐの集電電荷量が多い場合であっても、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１７ｐの抵抗ロスを相対的に低減できる。よって、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１は、集電効率を向上させることが可能となる。

また、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１７ｐの集電抵抗を、中央領域Ａｃに配置されたフィンガー電極１１７ｃの集電抵抗よりも低くするための具体的構成として、以下の構成が挙げられる。つまり、本実施の形態に係る太陽電池素子１４では、外周領域Ａｐにおける複数のフィンガー電極１１７ｐの長さＬｐ４は、隣り合うバスバー電極１１８ｃと１１８ｐとの間における複数のフィンガー電極１１７ｃの長さの半分Ｌｃ４よりも短い。

従来の太陽電池素子では、フィンガー電極からバスバー電極を経由してタブ配線に流れ込む電流を均一化させるため、Ｌｃ４とＬｐ４とが略等しくなるよう、互いに平行な複数のタブ配線が配置されている。

これに対して、本実施の形態に係る太陽電池素子１４では、Ｌｐ４＜Ｌｃ４となるように互いに平行な複数のバスバー電極１１８ｃおよび１１８ｐが配置されている。これにより、外周領域Ａｐに配置された複数のフィンガー電極１１７ｐ全体の抵抗値は、中央領域Ａｃに配置された複数のフィンガー電極１１７ｃ全体の抵抗値よりも低くなる。よって、中央領域Ａｃに対して外周領域Ａｐの集電電荷量が多い場合であっても、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極１１７ｐ全体の抵抗ロスを相対的に低減できる。よって、本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、集電効率を向上させることが可能となる。

なお、本実施の形態においても、図６のようなフィンガー電極構成としても良い。つまり、第１領域におけるフィンガー電極１１７ｐおよび１１７ｃの電極幅は、第２領域におけるフィンガー電極１１７ｐおよび１１７ｃの電極幅よりも広くてもよい。これにより、外周領域Ａｐにおけるフィンガー電極１１７ｐの抵抗ロスを効果的に低減できる。更に、第２領域において、外周領域Ａｐのフィンガー電極１１７ｐと中央領域Ａｃのフィンガー電極１１７ｃの電極幅を同じとし、第１領域における外周領域Ａｐのフィンガー電極１１７ｐの電極幅を中央領域Ａｃのフィンガー電極１１７ｃより広くしても良い。バスバー電極に近いほど集電電荷量が多くなるため、第１領域のみ中央領域Ａｃのフィンガー幅より外周領域Ａｐのフィンガー幅を太くしても、抵抗ロスを効果的に低減できる。

また、太陽電池素子１４に形成されたバスバー電極の本数は、３本に限られず、２本（バスバー電極１１８ｐのみ）でもよく、または、４本以上であってもよい。

（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る太陽電池モジュールについて、上記実施の形態１〜３および変形例１〜３に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態１〜３および変形例１〜３に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態１〜３および変形例１〜３では、太陽電池素子１１〜１４は、光起電力としての機能を有するものであればよく、太陽電池素子の積層構造に限定されない。

また、上記実施の形態１〜３および変形例１〜３では、上述したような特徴を有する電極構成が、太陽電池素子１１〜１４の表面に施されている態様を示したが、上記特徴を有する電極構成は、太陽電池素子１１〜１４の表面および裏面の少なくとも一方の面に施されていればよい。

また、バスバー電極およびフィンガー電極は、直線でなくてもよく曲線であってもよい。

また、上記実施の形態１〜３および変形例１〜３では、片面受光型の太陽電池モジュールの構成を説明したが、本発明に係る太陽電池モジュールは、両面受光型の太陽電池モジュールにも適用される。この場合、図４におけるｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の表面側の受光面電極１０２及び裏面側の受光面電極１０３がそれぞれ受光面となる。ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１において発生したキャリアは、光電流として表面側及び裏面側の受光面電極１０２及び１０３に拡散し、集電極１１０で収集される。また、裏面充填部材は、裏面側からの太陽光の入射を考慮して、少なくとも表面側部分に白色加工されている。また、裏面保護部材は、透光性を有する透光部材であり、例えば、透明ガラス材料からなるガラス基板（透明ガラス基板）、または、フィルム状や板状の透光性および遮水性を有する硬質の樹脂材料からなる樹脂基板である。上記構成を有する両面受光型の太陽電池モジュールが、上記実施の形態１〜３および変形例１〜３のいずれかに係る電極構成を有することにより、中央領域Ａｃに対して外周領域Ａｐの集電電荷量が多い場合であっても、外周領域Ａｐに配置されたフィンガー電極の抵抗ロスを相対的に低減できる。よって、集電効率を向上させることが可能となる。

上記実施の形態１〜３および変形例１〜３に係る太陽電池モジュールでは、複数の太陽電池素子が面上に行列状配置された構成を示したが、行列状配置に限られない。例えば、円環状配置や１次元の直線状または曲線状に配置された構成であってもよい。

その他、上記実施の形態１〜３および変形例１〜３に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態１〜３および変形例１〜３における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

例えば、実施の形態１におけるフィンガー電極のピッチ調整、変形例１におけるフィンガー電極の電極幅調整、実施の形態２におけるフィンガー電極の膜厚調整、および、実施の形態３におけるフィンガー電極の長さ調整は、いずれも排他的に成立するものでないため、これらを任意に組み合わせた形態も本発明に含まれる。

１、１Ａ、１Ｂ 太陽電池モジュール
１１、１２、１３、１４ 太陽電池素子
２０ タブ配線
２５ 光拡散部材
４０ 光反射部材
７０Ａ 表面充填部材
７０Ｂ 裏面充填部材
８０ 表面保護部材
９０ 裏面保護部材
１１１、１１３ｃ、１１３ｐ、１１５ｃ、１１５ｐ、１１７ｃ、１１７ｐ フィンガー電極
１１２、１１４、１１６、１１８ｃ、１１８ｐ バスバー電極

Claims (11)

1. ２次元状に配置された複数の太陽電池素子と、
   前記複数の太陽電池素子の主面上に形成され、前記複数の太陽電池素子を電気的に接続するタブ配線とを備え、
   前記複数の太陽電池素子のそれぞれは、前記主面上の受光領域において、
   前記タブ配線の配置方向に沿って形成された、前記受光領域で発生した受光電荷を前記タブ配線に伝達するバスバー電極と、
   平面視において前記バスバー電極と交差する方向に形成された、前記受光電荷を集電する複数のフィンガー電極とを有し、
   前記受光領域は、中央領域と、平面視において当該中央領域よりも外側にある外周領域とを含み、
   前記外周領域における前記複数のフィンガー電極の単位面積あたりの集電抵抗値は、前記中央領域における前記複数のフィンガー電極の単位面積あたりの集電抵抗値よりも低い
   太陽電池モジュール。
2. 前記外周領域における前記複数のフィンガー電極の平面視における面積占有率は、前記中央領域における前記複数のフィンガー電極の平面視における面積占有率よりも高い
   請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記外周領域における前記複数のフィンガー電極の平面視におけるピッチは、前記中央領域における前記複数のフィンガー電極の平面視におけるピッチよりも小さい
   請求項２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記外周領域における前記複数のフィンガー電極の平面視における電極幅は、前記中央領域における前記複数のフィンガー電極の平面視における電極幅よりも広い
   請求項２または３に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記外周領域における前記複数のフィンガー電極の厚みは、前記中央領域における前記複数のフィンガー電極の厚みよりも厚い
   請求項１に記載の太陽電池モジュール。
6. ２次元状に配置された複数の太陽電池素子と、
   前記複数の太陽電池素子の主面上に形成され、前記複数の太陽電池素子を電気的に接続するタブ配線とを備え、
   前記複数の太陽電池素子のそれぞれは、前記主面上の受光領域において、
   前記受光領域で発生した受光電荷を前記タブ配線に伝達し、前記タブ配線の配置方向に沿うように、平面視において互いに平行となるように配置された複数のバスバー電極と、
   前記複数のバスバー電極と交差し互いに平行となるように配置された複数のフィンガー電極とを有し、
   前記受光領域は、中央領域と、平面視において当該中央領域よりも外側にある外周領域とを含み、
   前記外周領域は、平面視において太陽電池素子の最も外側に配置された前記バスバー電極より外側の領域であり、
   前記外周領域における前記複数のフィンガー電極の長さは、隣り合う前記バスバー電極の間における前記複数のフィンガー電極の長さの半分よりも短い
   太陽電池モジュール。
7. 前記受光領域は、前記バスバー電極に近い領域である第１領域と、前記第１領域よりも前記バスバー電極から遠い領域である第２領域とを含み、
   前記第１領域における前記複数のフィンガー電極の電極幅は、前記第２領域における前記複数のフィンガー電極の電極幅よりも広い
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
8. 前記受光領域は、前記バスバー電極に近い領域である第１領域と、前記第１領域よりも前記バスバー電極から遠い領域である第２領域とを含み、
   前記外周領域の前記第１領域における前記複数のフィンガー電極の電極幅は、前記中央領域の前記第１領域における前記複数のフィンガー電極の電極幅よりも広い
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
9. 前記受光領域は、さらに、前記外周領域の外側であって、前記複数のフィンガー電極が形成されていない無効領域を含み、
   前記太陽電池モジュールは、さらに、
   前記複数の太陽電池素子のそれぞれの前記無効領域に、光拡散部材を備える
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
10. さらに、
    前記複数の太陽電池素子のうちの一の太陽電池素子と受光面に平行な方向で隣り合うように、前記複数の太陽電池素子の間の隙間領域に配置された光反射部材を備える
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
11. さらに、
    前記複数の太陽電池素子の表面側に配置された表面保護部材と、
    前記複数の太陽電池素子の裏面側に配置された裏面保護部材と、
    前記複数の太陽電池素子と前記表面保護部材との間に配置された表面充填部材と、
    前記複数の太陽電池素子と前記裏面保護部材との間に配置され、前記複数の太陽電池素子の間の隙間領域において白色化された裏面充填部材とを備える
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

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