JP2017059827A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】効率向上を図った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は、半導体基板１１０と、半導体基板１１０に互いに異なる極性を有し、第１方向に長く配置される第１電極と第２電極をそれぞれ備え、第１方向と交差する第2方向に長く配列される第１、第２太陽電池Ｃ１、Ｃ２と第１、第２太陽電池Ｃ１，Ｃ２を第２方向に直列接続するために、第２方向に長く伸びて、第１、第２太陽電池Ｃ１、Ｃ２のそれぞれの半導体基板１１０上に配置されて、第１電極または第２電極に接続される複数の導電性配線２１０、２２０とを含み、複数の導電性配線２１０、２２０で、第１電極または第２電極に接続された部分を除外した残りの部分では、導電性配線２１０、２２０が、半導体基板１１０の厚さ方向に折り畳まれている凹凸部２００Ｐを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

最近石油や石炭のような既存エネルギー資源の枯渇が予測されながらこれらを取り替える代替エネルギーに対する関心が高くなり。これにより、太陽エネルギーから電気エネルギーを生産する太陽電池が注目されている。

一般的な太陽電池は、ｐ型とｎ型のように、互いに異なる導電型（conductive type）によってｐ−ｎ接合を形成する半導体部、そして互いに異なる導電型の半導体部にそれぞれ接続された電極を備える。

このような太陽電池に光が入射されれば半導体部で複数の電子―正孔対が生成され、生成された電子―正孔対は電荷である電子と正孔にそれぞれ分離され、電子はｎ型の半導体部の方向に移動し正孔はｐ型の半導体部の方向に移動する。移動した電子と正孔はそれぞれｎ型の半導体部とｐ型の半導体部に接続された互いに異なる電極によって収集され、この電極を電線で接続することにより電力を得る。

このような太陽電池は、複数個がインターコネクタによって互に接続されてモジュールに形成することができる。

一方、従来には前述したような太陽電池が細幅に形成される複数のフィンガー電極と、フィンガー電極の幅より大きい幅で形成され、複数のフィンガー電極を互に接続するバスバー電極を含みから構成され、セル間のコネクタでクリップ形状のインターコネクタが互いに隣接する太陽電池のバスバー電極に直接接続されて、ストリングが形成された。

しかし、幅が大きいバスバー電極が太陽電池に形成される場合、バスバー電極では、通常、キャリアを収集することができない問題点があり、太陽電池の効率向上に相対的に脆弱となる。

これにより、最近では、前述したようなバスバー電極を省略し、フィンガー電極のみで太陽電池の電極を形成する場合が多くなった。

しかし、このように、太陽電池がフィンガー電極のみを備える場合、太陽電池の電極に直接接続するクリップの形のインターコネクタを使用することができないから、相対的に幅が小さく長さが相対的に長い複数の配線をセル電極に、全体的に接続させる場合が多くなった。

しかし、このように、幅が小さく長さが長い配線が太陽電池に接続された構造は、配線を太陽電池に接続させたり、配線を太陽電池との間に備えられたインターコネクタに接続させる過程で、配線の熱膨張により、配線が曲がって、ストリングの形状が乱れるなどの問題が発生した。

本発明の目的は、太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明に係る太陽電池モジュールの一例は、半導体基板と半導体基板に互いに異なる極性を有し、第１方向に長く配置される第１電極と第２電極をそれぞれ備えて、第１方向と交差する第２方向に長く配列される第１、第２太陽電池と、第１、第２太陽電池を第２方向に直列接続するために、第２方向に長く伸び、第１、第２太陽電池それぞれの半導体基板上に配置され、第１電極または第２電極に接続される複数の導電性配線とを含み、複数の導電性配線において、第１電極または第２電極に接続された部分を除外した残りの部分では、導電性配線が、半導体基板の厚さ方向に折り畳まれている凹凸部を備える。

ここで、導電性配線において凹凸部の厚さは、凹凸部が形成されない部分の厚さの１０％以内で同じで有り得る。

さらに、凹凸部の厚さは、１０％以内の誤差範囲内で均一で有り得、凹凸部で凹凸の高さは凹凸部の厚さより大きいことがある。

このような凹凸部の断面はジグザグ（zigzag）形状で有り得る。

また、凹凸部は、第１、第２太陽電池それぞれの半導体基板との間に位置することができる。

このような複数の導電性配線は、凹凸部により第２方向に伸縮性を有することができる。

このような凹凸部での谷の部分と頂部は、第１方向に延長することができる。併せて、凹凸部で谷の部分から頂部までの高さは０．０３ｍｍ〜１ｍｍの間で有り得る。

また、複数の導電性配線のそれぞれは、１つの導電体で形成されて、第１、第２太陽電池に接続されるが、１つの導電体で形成された導電性配線のそれぞれは、第１太陽電池の第１電極に導電性接着剤を介して接続され、第１太陽電池の第２電極には、絶縁層によって絶縁され、第２太陽電池の第２電極に導電性接着剤を介して接続され、第２太陽電池の第１電極には、絶縁層によって絶縁されうる。

このように、１つの導電体で形成された複数の導電性配線のそれぞれは、第１太陽電池の半導体基板と第２太陽電池の半導体基板との間に凹凸部を備えることができる。

また、複数の導電性配線は、第１、第２太陽電池それぞれにおいて、第１電極に導電性接着剤を介して接続され、第2電極には、絶縁層によって絶縁される第１導電性配線と離隔され、第２電極に導電性接着剤を介して接続され、第１電極には、絶縁層によって絶縁される第２導電性配線を含むことができる。

さらに、太陽電池モジュールは、第１、第２太陽電池との間に第１方向に長く伸びたインターコネクタをさらに含み、インターコネクタには、第１太陽電池に接続された第１導電性配線と第２太陽電池に接続された第２導電性配線が共通に接続することができる。

ここで、第１導電性配線は、太陽電池モジュールを前面から見たとき、第１太陽電池の半導体基板とインターコネクタとの間に露出される部分に凹凸部を備え、第２導電性配線は、太陽電池モジュールを前面から見たとき、第２太陽電池の半導体基板とインターコネクタとの間に露出される部分に凹凸部を備えることができる。

さらに、第１、第２太陽電池のそれぞれの第１電極と第２電極は、半導体基板の背面に第１方向と交差する第２方向に長く配置することができ、第１、第２太陽電池それぞれの半導体基板は、第１導電型の不純物がドーピングされ、第１電極は、半導体基板の背面に位置し、第１導電性と反対の第２導電性の不純物がドーピングされるエミッタ部に接続され、第２電極は、半導体基板の背面に位置し、半導体基板より第１導電型の不純物が高濃度にドーピングされる背面電界部に接続することができる。

また、これとは違って、第１、第２太陽電池のそれぞれの第１電極は、半導体基板の前面に配置され、第２電極は、半導体基板の背面に配置され、複数の導電性配線は、第１太陽電池の前面に位置する第１電極に接続され、第２太陽電池の背面に位置する第２電極に接続されて、第１、第２太陽電池を直列接続して、複数の導電性配線それぞれは、第１、第２太陽電池の間で凹凸部を備えることができる。

さらに、第１、第２太陽電池のそれぞれの半導体基板は、第１導電型の不純物がドーピングされ、第１電極は、半導体基板の前面に位置し、第１導電性と反対の第２導電性の不純物がドーピングされるエミッタ部に接続され、第２電極は、半導体基板の背面に位置し、半導体基板より第１導電型の不純物が高濃度にドーピングされる背面電界部に接続することができる。

本発明に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池を直列接続するために、各太陽電池に接続される導電性配線において、各太陽電池に接続された部分を除外した残りの部分にジグザグ形状の凹凸部を備えることにより、導電性配線の応力を低減することができ、モジュールの製造工程、または使用中ににより発生する熱によって導電性配線が曲がることを最小化することができ、凹凸部によって、太陽電池モジュールの光学的利得をさらに増加させることができる。

本発明に係る太陽電池モジュールの第１実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第１実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第１実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第１実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第１実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第２実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第２実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第３実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第３実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第３実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第３実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第４実施の形態を説明するための図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第４実施の形態を説明するための図である。

以下では、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は、さまざまな形で実現することができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分には同様の符号を付与した。

図面で複数の層と領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分 “上に”あるとする時、これは他の部分“真上に”ある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。逆にどの部分が他の部分“真上に”あるとするときは、中間に他の部分がないことを意味する。また、どの部分が他の部分の上に“全体的”に形成されているとするときは、他の部分の全体面に形成されているものだけでなく、端の一部には形成されないことを意味する。

以下で前面とは、直射光が入射される半導体基板１１０の一面で有り得、背面とは、直射光が入射されないか、直射光ではなく、反射光が入射することができる半導体基板１１０の反対面で有り得る。

図１〜図５は、本発明に係る太陽電池モジュールの第１実施の形態を説明するための図である。

ここで、図１は、第１実施の形態に係る太陽電池モジュールを背面から見た形状の一例である。

図１に示すように、本発明に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）、複数の導電性配線２００とインターコネクタ３００を含むことができる。

ここで、インターコネクタ３００は、必要に応じて省略されることもあるが、以下では、図１に示すように、インターコネクタ３００を備えた場合を例に説明する。

ここで、複数の太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）のそれぞれは、少なくとも半導体基板１１０と半導体基板１１０の背面に互いに離隔され、第１方向（ｘ）に長く伸びて形成される複数の第１電極１４１と、複数の第２電極１４２を備えることができる。

さらに、複数の導電性配線２００は、複数の太陽電池の内、互いに隣接する二つの太陽電池の内、いずれか１つの太陽電池に備えられた複数の第１電極１４１と、残りの１つの太陽電池に備えられた複数の第２電極１４２をインターコネクタ３００を介して互いに電気的に直列接続することができる。

そのために、複数の導電性配線２００は、第１、第2電極（１４１、１４２）の長さ方向の第１方向（ｘ）と交差する第２方向（ｙ）に長く伸び、複数の太陽電池それぞれに接続することができる。

このような、複数の導電性配線２００は、複数の第１導電性配線２１０と、複数の第２導電性配線２２０を含むことができる。

ここで、第１導電性配線２１０は、各太陽電池に備えられた第１電極１４１に導電性接着剤２５１を介して接続され、絶縁性材質の絶縁層２５２によって第２電極１４２と絶縁することができる。

さらに、第２導電性配線２２０は、各太陽電池に備えられた第２電極１４２に導電性接着剤２５１を介して接続され、絶縁性材質の絶縁層２５２によって第１電極１４１と絶縁することができる。

さらに、インターコネクタ３００は、第１太陽電池（Ｃ１）と第２太陽電池（Ｃ２）との間に第１方向（ｘ）に長く伸びて配置され、このようなインターコネクタ３００に第１太陽電池に接続された第１導電性配線２００と第２太陽電池に接続された第２導電性配線２２０が共通に接続されて、複数の太陽電池は、第２方向（ｙ）に互いに直列接続することができる。

さらに、本発明の一例に係る太陽電池モジュールにおいては、インターコネクタ３００が含まれた場合を一例として示し、これについて説明しているが、インターコネクタ３００は、省略されることもでき、このようにインターコネクタ３００が省略された場合には、第１導電性配線２１０と第２導電性配線２２０が直接接続されるか一体に形成されて、複数の太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）を直列接続することもできる。

このような太陽電池モジュールの各構成部分についてさらに詳細に説明すると、次の通りである。

図２は図１に適用される太陽電池の一例を示す一部斜視図であり、図３は、図２に示された太陽電池の第２方向（ｙ）の断面を示したものである。

図２及び図３に示すように、本発明に係る太陽電池の一例は、反射防止膜１３０、半導体基板１１０、トンネル層１８０、エミッタ部１２１、背面電界部（１７２、back surface field、ＢＳＦ）、真性半導体層１５０、パッシベーション層１９０、第１電極１４１と第2電極１４２を備えることができる。

ここで、反射防止膜１３０、真性半導体層１５０、トンネル層１８０とパッシベーション層１９０は省略されることもあるが、備えられた場合、太陽電池の効率がさらに向上されるため、以下では、備えられた場合を一例として説明する。

半導体基板１１０は、第１導電型の不純物を含有する単結晶シリコン、多結晶シリコンの内、少なくともいずれか1つで形成することができる。一例として、半導体基板１１０は、単結晶シリコンウエハで形成することができる。

ここで、第１導電型は、ｎ型またはｐ型導電型のいずれか１つで有り得る。

半導体基板１１０がｐ型の導電型を有する場合、ホウ素（Ｂ）、ガリウム、インジウムなどのような３価元素の不純物が半導体基板１１０にドーピング（doping）される、しかし、半導体基板１１０がｎ型の導電型を有する場合、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素の不純物が半導体基板１１０にドーピングすることができる。

以下では、このような半導体基板１１０の第１導電型がｎ型である場合を一例に説明する。

このような半導体基板１１０の前面に複数の凹凸（２００Ｐ）面を有することができる。これにより、半導体基板１１０の前面上に位置したエミッタ部１２１もまた凹凸（２００Ｐ）面を有することができる。

このために、半導体基板１１０の前面から反射される光の量が減少して、半導体基板１１０の内部に入射される光の量が増加することができる。

反射防止膜１３０は、外部から半導体基板１１０の前面に入射される光の反射を最小化するために、半導体基板１１０の前面の上に位置し、アルミニウム酸化膜 （ＡｌＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）及びシリコン酸化窒化膜（ＳｉＯｘＮｙ）の内、少なくとも１つで形成されることができる。

トンネル層１８０は、半導体基板１１０の背面全体に直接接触して配置され、誘電体材質を含むことができる。したがって、トンネル層１８０は、図２及び図３に示すように、半導体基板１１０で生成されるキャリアを通過させることができる。

このようなトンネル層１８０は、半導体基板１１０で生成されたキャリアを通過させ、半導体基板１１０の背面のパッシベーション機能を実行することができる。

さらに、トンネル層１８０は、６００℃以上の高温工程にも耐久性が強いＳｉＣｘまたはＳｉＯｘで形成される誘電体材質で形成することができる。

エミッタ部１２１は、半導体基板１１０の背面に配置され、一例として、トンネル層１８０の背面の一部に直接接触して、複数個が第１方向（ｘ）に長く配置され、第１導電型と反対の第２導電型を有する多結晶シリコン材質で形成することができ、エミッタ部１２１は、トンネル層１８０を間に置いて、半導体基板１１０とｐ−ｎ接合を形成することができる。

各エミッタ部１２１は、半導体基板１１０とｐ−ｎ接合を形成するので、エミッタ部１２１は、ｐ型の導電型を有することができる。しかし、本発明の一例とは異なり、半導体基板１１０がｐ型の導電型を有する場合、エミッタ部１２１は、ｎ型の導電型を有する。この場合、分離された電子は、複数のエミッタ部１２１の方向に移動して分離された正孔は、複数の背面電界部１７２の方向に移動することができる。

複数のエミッタ部１２１がｐ型の導電型を有する場合、エミッタ部１２１には、３価元素の不純物がドーピングされることがあり、逆に複数のエミッタ部１２１がｎ型の導電型を有する場合、エミッタ部１２１には、５価元素の不純物がドーピングされることができる。

背面電界部（裏面電界部）１７２は、半導体基板１１０の背面に配置され、一例として、トンネル層１８０の背面の内、前述した複数のエミッタ部１２１のそれぞれと離隔された一部の領域に直接接触して、複数個がエミッタ部１２１と並行するような第１方向（ｘ）に長く位置するように形成することができる。

このような背面電界部１７２は、第１導電型の不純物が半導体基板１１０より高濃度にドーピングされる多結晶シリコン材質で形成することができる。したがって、例えば、基板がｎ型のタイプの不純物でドーピングされる場合、複数の背面電界部１７２は、ｎ＋の不純物領域で有り得る。

このような背面電界部１７２は、半導体基板１１０と背面電界部１７２との不純物濃度の差に因する電位障壁によって、電子の移動方向である背面電界部１７２の方向に正孔移動を妨害する一方、背面電界部１７２方向にのキャリア（例えば、電子）の移動を容易にすることができる。

したがって、背面電界部１７２とその付近又は第１及び第2電極１４２（１４１、１４２）で、電子と正孔の再結合に損実される電荷の量を減少させ、電子の移動を加速化させ、背面電界部１７２への電子移動量を増加させることができる。

ここでの図２及び図３においては、エミッタ部と背面電界部がトンネル層の背面に多結晶シリコン材質で形成された場合を一例として説明したが、これとは違って、トンネル層が省略された場合、エミッタ部と背面電界部は半導体基板１１０の背面内に不純物が拡散されてドーピングすることもできる。このような場合、エミッタ部と背面電界部は半導体基板１１０と同じの単結晶シリコン材質で形成することもできる。

真性半導体層１５０は、エミッタ部と背面電界部の間に露出したトンネル層の背面に形成されることがあり、このような真性半導体層１５０は、エミッタ部１２１と背面電界部１７２ とは異なるように第１導電型の不純物または第2導電型の不純物がドーピングされない真性多結晶シリコン層で形成することができる。

さらに、図２及び図３に示すように、真性半導体層１５０の両側面のそれぞれは、エミッタ部１２１の側面と背面電界部１７２の側面に直接接触する構造を有することができる。

パッシベーション層１９０は、背面電界部１７２、真性半導体層１５０及びエミッタ部１２１に形成される多結晶シリコン材質の層の背面に形成されたダングリングボンド（dangling bond）による欠陥を除去して、半導体基板１１０から生成されたキャリアがダングリングボンド（dangling bond）によって再結合されて消滅することを防止する役割をすることができる。

第１電極１４１は、エミッタ部に接続し、第１方向（ｘ）に長く伸びて形成することができる。このような、第１電極１４１は、エミッタ部１２１の方向に移動したキャリア、例えば、正孔を収集することができる。

第２電極１４２は、背面電界部に接続し、第１電極１４１と並行するように第１方向（ｘ）に長く伸びて形成することができる。このような、第２電極１４２は、背面電界部１７２の方向に移動したキャリア、例えば、電子を収集することができる。

このような図１に示すように、第１、第２電極（１４１、１４２）のそれぞれは、第１方向（ｘ）に長く伸びて形成されることがあり、第１電極１４１と第２電極１４２が第２方向（ｙ）に交互して配置することができる。

このような構造で製造された本発明に係る太陽電池において、第１電極１４１を介して収集された正孔と第２電極１４２を介して収集された電子は、外部の回路装置を介して外部装置の電力に利用することができる。

本発明に係る太陽電池モジュールに適用された太陽電池は、必ず図２及び図３にのみ限定せず、太陽電池に備えられる第１、第2電極（１４１、１４２）が半導体基板１１０の背面のみ形成される点を除外して、他の構成要素は、いくらでも変更が可能である。

例えば、本発明の太陽電池モジュールには、第１電極１４１の一部とエミッタ部１２１が半導体基板１１０の前面に位置し、第１電極１４１の一部が半導体基板１１０に形成されたホールを介して半導体基板１１０の背面に形成された第１電極１４１の残りの一部と接続されるＭＷＴタイプの太陽電池も適用が可能である。

このような太陽電池が、図１のように導電性配線２００とインターコネクタ３００を用いて、直列接続された断面構造は次の図４と同じである。

図４は、図１でｘ１−ｘ１ラインに沿った断面を示したものである。

図４に示すように、第１太陽電池（Ｃ１）と第２太陽電池（Ｃ２）を含む複数の太陽電池は、複数個が第２方向（ｙ）に配列することができる。

このとき、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）に備えられる複数の第１、第2電極（１４１、１４２）の長さ方向が第１方向（ｘ）に向くように配置することができる。

このように、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）が第２方向（ｙ）に配列された状態で、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）は、第１、第2導電性配線２００とインターコネクタ３００によって第２方向（ｙ）に長く伸びて直列接続される１つのストリングを形成することができる。

ここで、第１、第２導電性配線２００とインターコネクタ３００は、導電性金属材質で形成され、第１、第２導電性配線２００は、各太陽電池の半導体基板１１０の背面に接続され、太陽電池の直列接続のために、各半導体基板１１０に接続された第１、第２導電性配線２００は、インターコネクタ３００に接続することができる。

併せて、複数の第１、第２導電性配線２００は、断面が円形を有する導電性ワイヤの形態であるか、幅が厚さより大きいリボンの形を有することができる。

具体的には、複数の第１導電性配線２１０は、複数の太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）のそれぞれに備えられた複数の第１電極１４１に重畳されて、導電性接着剤２５１を介して接続され、絶縁性材質の絶縁層２５２によって、複数の第２電極１４２と絶縁することができる。

このとき、複数の第１導電性配線２１０のそれぞれは、図１及び図４に示すように、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）との間に配置されたインターコネクタ３００方向側の半導体基板１１０の外に突出して配置されることができる。

併せて、複数の第２導電性配線２２０は、複数の太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）のそれぞれに備えられた複数の第２電極１４２に重畳されて、導電性接着剤２５１を介して接続され、絶縁性材質の絶縁層２５２によって、複数の第１電極１４１と絶縁することができる。

このとき、複数の第２導電性配線２２０のそれぞれは、図１及び図４に示すように、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）との間に配置されたインターコネクタ３００方向側の半導体基板１１０の外に突出して配置されることができる。

ここで、導電性接着剤２５１は、スズ（Ｓｎ）またはスズ（Ｓｎ）を含む合金を含む金属材質で形成することができる。併せて、このような導電性接着剤２５１は、スズ（Ｓｎ）またはスズ（Ｓｎ）を含む合金を含む、ハンダペースト（solder paste）、エポキシにスズ（Ｓｎ）またはスズ（Ｓｎ）を含む合金が含まれているエポキシハンダペースト（epoxy solder paste）または導電性ペースト（Conductive psate）の内、いずれか１つの形で形成することができる。

ここで、絶縁層２５２は、絶縁性材質であればどのようなものでも構わず、一例として、エポキシ系の樹脂、ポリイミド、ポリエチレン、アクリル系の樹脂やシリコーン系の樹脂のいずれか１つの絶縁材質が使用されることがある。

このように、各太陽電池の背面に接続された複数の第１導電性配線２１０と、複数の第２導電性配線２２０の内、各半導体基板１１０の外に突出する部分が図１及び図４に示すように、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）との間に配置されるインターコネクタ３００の背面に共通に接続することができ、これにより、複数の太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）が第２方向（ｙ）に直列接続された１つのストリングで形成することができる。

このような構造を有する太陽電池モジュールは、複数個の太陽電池の内、第１、第２導電性配線２００と、第１、第２電極（１４１、１４２）との間に接続不良が発生した太陽電池がある場合、インターコネクタ３００と、複数の第１、第２導電性配線２００との間の接続を解除して、その太陽電池のみ、さらに容易に交換することができる。

一方、このような本発明の太陽電池モジュールにおいて、図4に示すように、複数の導電性配線２００は、第１電極１４１または第２電極１４２に接続された部分を除外した残りの部分に凹凸部（２００Ｐ）を備えることができる。

一例として、凹凸部（２００Ｐ）の断面は、導電性配線２００が半導体基板１１０の厚さ方向（ｚ）に折り畳まれているジグザグ（zigzag）形状で有り得る。

さらに具体的には、導電性配線２００で凹凸部（２００Ｐ）が形成された残りの部分は、太陽電池モジュールを平面から見たとき、凹凸部（２００Ｐ）は、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）の半導体基板１１０との間に位置することができる。

一例として、図４に示すように、第１導電性配線２００は、太陽電池モジュールを前面から見たとき、第１太陽電池の半導体基板１１０とインターコネクタ３００との間に露出される部分に凹凸部（２００Ｐ）を備えることができ、第２導電性配線２２０は、太陽電池モジュールを前面から見たとき、第２太陽電池の半導体基板１１０とインターコネクタ３００との間に露出される部分に凹凸部（２００Ｐ）を備えることができる。

このように、本発明の導電性配線２００がジグザグ形状の凹凸部（２００Ｐ）を備えることにより、導電性配線２００を用いて、複数の太陽電池を直列接続させるとき、導電性配線２００が熱膨張しても、導電性配線２００は、凹凸部（２００Ｐ）により第２方向（ｙ）に伸縮性を有すことができる。これにより、導電性配線２００を半導体基板１１０の背面に接着したり、今後、太陽電池モジュールが使用されるとき、モジュール内部の温度により、導電性配線２００が熱を受けても、導電性配線２００の応力を低減することができ、導電性配線２００がインターコネクタ３００から低下したり導電性配線２００の熱膨張によりインターコネクタ３００が曲がることを防止することができる。

さらに、凹凸部（２００Ｐ）の表面に形成された傾斜面によって、半導体基板１１０とインターコネクタ３００の間に入射される光を再反射することができ、再反射された光を太陽電池の前面に配置される前面透明基板（図示せず）を介して再反射して、隣接する太陽電池に入射させることができ、太陽電池モジュールの光学的利得をさらに向上させることができる。これにより、太陽電池モジュールの効率をさらに向上させることができる。

このように導電性配線２００に形成された凹凸部（２００Ｐ）の具体的な構造については、以降の図５で、さらに具体的に説明する。

図５は、導電性配線２００に形成された凹凸部（２００Ｐ）をさらに具体的に説明するために、図４でＡ１の部分を拡大して示した一部の斜視図である。

図５に示すように、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、第１、第２導電性配線２００は、太陽電池モジュールを前面から見たとき、各太陽電池の半導体基板１１０とインターコネクタ３００との間に露出される部分に凹凸部（２００Ｐ）を備えることができる。

図５においては、導電性配線２００の凹凸部（２００Ｐ）が半導体基板１１０やインターコネクタ３００と、重畳される領域を除外した半導体基板１１０とインターコネクタ３００との間に備えられた場合を一例として示したが、これと違って、凹凸部（２００Ｐ）の端部が半導体基板１１０やインターコネクタ３００と、重畳されることも可能である。このような凹凸部（２００Ｐ）は、図５に示されたのように、頂部（Ｐ１）と谷の部分（Ｒ１）を備えることができる。

この時、導電性配線２００の凹凸部（２００Ｐ）で谷の部分（Ｒ１）と頂部（Ｐ１）は、インターコネクタ３００の長さ方向と同じである第１方向（ｘ）に長く延長されることがてきる。

これにより、導電性配線２００が、太陽電池モジュールの製造工程中または使用中に発生する熱によって第２方向（ｙ）に熱膨張しても、凹凸部（２００Ｐ）により導電性配線２００の応力を低減することができ、インターコネクタ３００が導電性配線２００によって曲がることを防止し、導電性配線２００がインターコネクタ３００から離れることを防止することができる。

さらに、凹凸部（２００Ｐ）の表面に形成された傾斜面によって、太陽電池モジュールの光学的利得をさらに向上させることができ、太陽電池モジュールの効率をさらに向上させることができる。

このような本発明の導電性配線２００で凹凸部（２００Ｐ）の厚さ（ＴＰ１、ＴＰ２）は、凹凸部（２００Ｐ）が形成されない部分の厚さ（ＴＰ１）の１０％以内で同じとすることができる。

一例として、図５にインターコネクタ３００と、半導体基板１１０との間に備えた導電性配線（２１０、２２０）の凹凸部の厚さ（ＴＰ１、ＴＰ２）は、半導体基板１１０と重畳される導電性配線（２１０、２２０）の厚さ（Ｔ１）と１０％以内で同じで有り得る。

一例として、半導体基板１１０と重畳される部分での導電性配線の厚さ（Ｔ１）が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの間に形成される場合、凹凸部の厚さ（ＴＰ１、ＴＰ２）は０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの間で１０％の誤差範囲を有して実質的に同一に形成することができる。

さらに、凹凸部（２００Ｐ）の厚さ（ＴＰ１、ＴＰ２）は１０％以内の誤差範囲内で均一にすることができる。

一例として、図５に、凹凸部（２００Ｐ）の頂部（Ｐ１）での厚さ（ＴＰ１）は、頂部（Ｐ１）と谷の部分（Ｒ１）との間の傾斜面での厚さ（ＴＰ２）と１０％以内の誤差範囲内で均一にすることができる。

さらに、凹凸部（２００Ｐ）で谷の部分（Ｒ１）から頂部（Ｐ１）までの凹凸の高さ（ＨＰ）は、凹凸部の厚さ（ＴＰ１、ＴＰ２）より大きくすることができる。

または、凹凸部（２００Ｐ）で谷の部分（Ｒ１）から頂部（Ｐ１）までの高さ（ＨＰ）は、太陽電池モジュールで外部の衝撃から太陽電池を保護するために、太陽電池の前面と背面に位置する充填材（一例として、ＥＶＡ）の厚さとインターコネクタ３００の厚さを考慮して形成することができる。

一例として、前面充填材（図示せず）と背面充填材（図示せず）の厚さがそれぞれ０．５ｍｍ程度であり、インターコネクタ３００の厚さが０．２ｍｍである場合、凹凸部（２００Ｐ）で谷の部分から頂部（Ｐ１）までの高さ（ＨＰ）は、０．０３ｍｍ〜１ｍｍの間で有り得る。

ここで、凹凸（２００Ｐ）の高さ（ＨＰ）を０．０３ｍｍより大きくすることは凹凸（２００Ｐ）が最小限の伸縮性を備えるようにするためであり、凹凸（２００Ｐ）の高さ（ＨＰ）を１ｍｍより小さくすることは導電性配線２００の伸縮性が十分に確保された状態で、凹凸（２００Ｐ）の高さ（ＨＰ）が過度に大きいと凹凸（２００Ｐ）がインターコネクタ３００の前面よりモジュールの前面または背面方向に過度に突出して、充填材であるＥＶＡが損傷を受けることがありうるが、これを防止するためである。

しかし、導電性配線２００の凹凸（200P）の高さ（HP）の厚さの範囲は、必ず、前述したところに限定されるものではなく、前面充填材及び背面充填材の厚さとインターコネクタ３００の厚さが変わる場合、前述した数値範囲と異なる場合がある。

これまでは、第１実施の形態で、複数の太陽電池との間にインターコネクタ３００が別途備え、複数の太陽電池が導電性配線２００とインターコネクタ３００を介して直列接続される場合を一例として説明したが、本発明は、インターコネクタ３００が省略され、導電性配線２００だけで、複数の太陽電池が直列接続される場合にも適用することができる。これについて説明すると、次の通りである。

図６及び図７は、本発明に係る太陽電池モジュールの第２実施の形態を説明するための図であり、図６は、第２実施の形態に係る太陽電池モジュールを背面から見た形状の一例であり、図７は、図６でｘ２−ｘ２ラインに沿った断面を示したものである。

図６及び図７においては、先の図１〜図５で説明した内容と重複する内容についての説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。

図６及び図７に示すように、太陽電池モジュールの第２実施の形態では、別のインターコネクタを省略することができる。

したがって、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）を互いに直列接続させる複数の導電性配線２００のそれぞれは、第１太陽電池（Ｃ１）の半導体基板１１０の背面と第２太陽電池（Ｃ２）の半導体基板１１０の背面に全て接続することができる。

すなわち、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）を互いに直列接続させる複数の導電性配線２００のそれぞれは、先の第１実施の形態で説明した第１、第２導電性配線２００とは異なり、第２方向（ｙ）に配列された第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）の各半導体基板１１０と重畳されるほど、第２方向（ｙ）への長さが相対的にさらに長いことがある。

したがって、このような図６及び図７において、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）を互いに直列接続させる複数の導電性配線２００のそれぞれは、第１太陽電池（Ｃ１）と重畳される部分で、第１太陽電池（Ｃ１）の第１電極１４１に導電性接着剤２５１を介して接続され、第１太陽電池（Ｃ１）の第2電極１４２には、絶縁層２５２によって絶縁することができ、第２太陽電池（Ｃ２）と重畳される部分で、第２太陽電池（Ｃ２）の第２電極１４２に導電性接着剤２５１を介して接続され、第２太陽電池（Ｃ２）の第１電極１４１には、絶縁層２５２によって絶縁することができる。

このように、第２実施の形態に係る太陽電池モジュールでは、第１太陽電池（Ｃ１）に接続された導電性配線２００と第２太陽電池（Ｃ２）に接続された導電性配線２００が１つの導電体、例えば、金属リボンによって一体に形成されることがあり、第１実施の形態とは異なり、インターコネクタ３００が省略され、導電性配線２００が互いに隣接する太陽電池を直列接続させることができる。

さらに、本発明の第２実施の形態に係る太陽電池モジュールでおいても、複数の導電性配線２００のそれぞれは、図７に示すように、第１太陽電池（Ｃ１）の半導体基板１１０と第２太陽電池（Ｃ２）の半導体基板１１０との間に凹凸部（２００Ｐ）を備えることができる。

さらに、第２実施の形態への導電性配線２００に備えられる凹凸（２００Ｐ）の高さもまた、先の第１実施の形態で説明したように、０．０３ｍｍ〜１ｍｍの間に形成することができる。

また、導電性配線２００に、互いに隣接した２つの太陽電池の間で導電性配線２００に凹凸部（２００Ｐ）が形成される第２方向（ｙ）への幅（ＷＰ）は、各太陽電池に備えた半導体基板１１０との間の第２方向（ｙ）の間隔よりは小さいことがあり、例えば、２ｍｍ〜６ｍｍの間で有り得る。

さらに、このように導電性配線２００に形成された凹凸部（２００Ｐ）により、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）の半導体基板１１０との間に位置する導電性配線２００の長さは、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）の半導体基板１１０との間の間隔より大きいことがありえる。

これまでは本発明を説明しながら、太陽電池の背面に第１、第2電極（１４１、１４２）が備えられる場合だけを一例として説明したが、このような本発明は、太陽電池モジュールに第１電極１４１が、太陽電池の前面に位置し、第２電極１４２が太陽電池の背面に位置するコンベンショナルタイプの太陽電池が適用された場合にも適用が可能である。これに対して、より具体的に説明すると、次の通りである。

図８〜図１１は、本発明に係る太陽電池モジュールの第３実施の形態を説明するための図である。ここで、図８は、第３実施の形態に係る太陽電池モジュールを前面から見た形状の一例であり、図９は、第３実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用されたコンベンショナル太陽電池の一例を示す一部斜視図であり、図１０は、図８のＸ３−Ｘ３ラインに沿った断面を示したものであり、図１１は、図１０のＡ２の部分を拡大し示した断面図である。

図８〜図１１においては、先の図１〜図７で説明したのと重複した内容については省略し、他の部分を中心に説明する。

図８に示すように、本発明の第３実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第１、第２太陽電池（C1、C2）のそれぞれは、半導体基板１１０の前面に第１電極１４１’を備え、半導体基板１１０の背面に第２電極１４２’を備えることができる。

さらに、図８及び図１０に示すように、導電性配線２００は、複数本で形成されるが、それぞれが第２方向（ｙ）に長く伸びて形成され、それぞれが第１太陽電池（Ｃ１）の前面に導電性接着剤（図示せず）を介して接続され、第２太陽電池（Ｃ２）の背面に導電性接着剤（図示せず）を介して接続されて、第１太陽電池（Ｃ１）と第２太陽電池（Ｃ２）を直列に接続することができる。

ここで、本発明の第３実施の形態に適用される太陽電池の一例について、さらに具体的に説明すると、次の通りである。

図９に示すように、本発明の第３実施の形態に適用される太陽電池は、第１導電型の不純物を含有した半導体基板１１０の前面に第２導電型の不純物がドーピングされるエミッタ部１２１'が配置され、半導体基板１１０の前面に第１導電型の不純物が半導体基板１１０より高濃度にドーピングされる背面電界部１７２’が位置することができる。

ここで、図９に示すように、エミッタ部１２１’は、半導体基板１１０の前面に全体的に形成され、背面電界部１７２’は、半導体基板１１０の背面の内、第2電極１４２’が形成された部分のみ選択的に形成することができる。

しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、エミッタ部１２１’が半導体基板１１０の前面の内、第１電極１４１’が形成された部分のみ選択的に形成されるか、エミッタ部１２１’が半導体基板１１０の前面に全体的に形成されるが、第１電極１４１’が形成された部分のみ相対的にさらに高濃度で形成することもできる。

さらに、背面電界部１７２’も、図９とは異なるように半導体基板１１０の背面に全体的に形成されることも可能である。

さらに、図９に示すように、第１電極１４１’は、半導体基板１１０の前面に位置してエミッタ部１２１’に接続することができ、第2電極１４２’は、半導体基板１１０の背面に位置して、背面電界部１７２’に接続することができる。

ここで、第１電極１４１’は、複数個が第１方向（ｘ）に長く伸びて形成されることがあり、第２電極１４２’も複数の犬第１方向（ｘ）に長く伸びて形成されるすることができる。

しかし、図９に示された第1、第2電極（１４１’、１４２’）のパターンは、１つの一例であり、第１、第２電極（１４１’、１４２’）のパターンが、図９に示されたところと異なるように変更することもできる。

このような太陽電池に、前述した導電性配線２００が、図１０に示すように、太陽電池の前面と背面にそれぞれ導電性接着剤２５１を介して接続されて、複数の太陽電池が直列接続することができる。

さらに具体的一例として、複数の導電性配線２００のそれぞれは、図１０に示すように、第２方向（ｙ）に長く配置されて、第１太陽電池（Ｃ１）の半導体基板１１０の前面に形成された第１電極（１４１’）に導電性接着剤を介して接続することができ、第２太陽電池（Ｃ２）の半導体基板１１０の背面に形成された第２電極（１４２’）に導電性接着剤を介して接続することができる。

ここで、導電性配線２００のそれぞれは、第１太陽電池（Ｃ１）に接続した部分と第２太陽電池（Ｃ２）に接続した部分が一体に形成されることができ、幅と厚さが同じワイヤの形態の断面を有することができる。あわせて、ここで、導電性配線２００の数は６個〜３３個の間に形成することができる。

このような本発明の第３実施の形態に係る太陽電池モジュールでも、図１１に示すように、複数の導電性配線２００のそれぞれは、第１、第２太陽電池（Ｃ１、Ｃ２）の間に凹凸部（２００Ｐ）を備えることができる。

さらに、コンベンショナルタイプの太陽電池が適用された第３実施の形態では、複数の導電性配線２００が互いに隣接した太陽電池を直接直列接続する場合を一例として説明したが、これと違ってコンベンショナルタイプの太陽電池が適用された太陽電池モジュールでも、第１実施の形態で説明したように、インターコネクタ３００が使用されることができる。これに対して、図１２及び図１３を参照して説明すると、次の通りである。

図１２及び図１３は、本発明に係る太陽電池モジュールの第４実施の形態を説明するための図である。ここで、図１２は、第４実施の形態に係る太陽電池モジュールを前面から見た形状の一例であり、図１３は、第４実施の形態において、インターコネクタ３００が接続された部分の断面を拡大して示した断面図である。

図１２及び図１３に示すように、本発明の第４実施の形態に係る太陽電池モジュールは、先の第１実施の形態で説明したようなインターコネクタ３００が使用されることができる。

このようなインターコネクタ３００の前面には、第１太陽電池（Ｃ１）の前面に位置する第１電極（１４１’）に接続される導電性配線２００が接続され、インターコネクタ３００の背面には、第２太陽電池（Ｃ２）の背面に位置する第２電極（１４２’）に接続される導電性配線２００が接続されることができる。

このような第４実施の形態に係る太陽電池モジュールでも、導電性配線２００は、図１３に示すように、第１太陽電池（Ｃ１）とインターコネクタ３００との間及び第２太陽電池（Ｃ２）とインターコネクタ３００との間に位置する部分に凹凸部（２００Ｐ）を備えることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の請求の範囲で定義している本発明の基本的な概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態また、本発明の権利範囲に属するものである。

Claims (18)

1. 半導体基板と前記半導体基板に互いに異なる極性を有し、第１方向に長く配置される第１電極と第２電極をそれぞれ備え、前記第１方向と交差する第２方向に長く配列される第１、第２太陽電池と、
   前記第１、第２太陽電池を前記第２方向に直列接続するために、前記第２方向に長く伸びて前記第１、第２太陽電池のそれぞれの前記半導体基板上に配置され、前記第１電極または前記第２電極に接続される複数の導電性配線とを含み、
   前記複数の導電性配線は、前記第１電極または第２電極に接続された部分を除外した残りの部分に前記半導体基板の厚さ方向に折り畳まれている凹凸部を備える、太陽電池モジュール。
2. 前記導電性配線において、前記凹凸部の厚さは、前記凹凸部が形成されていない部分の厚さの１０％以内で同じである、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記凹凸部の厚さは、１０％以内の誤差範囲内で均一である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記凹凸部で凹凸の高さは、前記凹凸部の厚さより大きい、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記凹凸部の断面はジグザグ（zigzag）形状である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記凹凸部は、前記第１、第２太陽電池のそれぞれの半導体基板との間に位置する、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記複数の導電性配線は、前記凹凸部により前記第２方向に伸縮性を有する、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
8. 前記凹凸部での谷の部分と頂部は、前記第１方向に延びる、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
9. 前記凹凸部において、前記谷の部分から前記頂部までの高さは０．０３ｍｍ〜１ｍｍである、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
10. 前記複数の導電性配線のそれぞれは、１つの導電体で形成され、前記第１、第２太陽電池に接続され、
    前記１つの導電体で形成された導電性配線のそれぞれは、
    前記第１太陽電池の第１電極に導電性接着剤を介して接続され、前記第１太陽電池の第２電極には、絶縁層によって絶縁され、
    前記第２太陽電池の第２電極に導電性接着剤を介して接続され、前記第２太陽電池の第１電極には、前記絶縁層によって絶縁される、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
11. 前記１つの導電体で形成された複数の導電性配線のそれぞれは、前記第１太陽電池の半導体基板と前記第２太陽電池の半導体基板との間に前記凹凸部を備える、請求項１０に記載の太陽電池モジュール。
12. 前記複数の導電性配線は、
    前記第１、第２太陽電池のそれぞれにおいて前記第１電極に導電性接着剤を介して接続され、前記第２電極には、絶縁層によって絶縁される第１導電性配線と、
    前記第１導電性配線と離隔され、前記第２電極に導電性接着剤を介して接続され、前記第１電極には、絶縁層によって絶縁される第２導電性配線を含む、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
13. 前記太陽電池モジュールは、前記第１、第２太陽電池との間に、前記第１方向に長く伸びたインターコネクタをさらに含み、
    前記インターコネクタには、前記第１太陽電池に接続された第１導電性配線と前記第２太陽電池に接続された第２導電性配線が共通に接続される、請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
14. 前記第１導電性配線は、前記太陽電池モジュールを前面から見たとき、前記第１太陽電池の半導体基板と、前記インターコネクタとの間に露出される部分に、前記凹凸部を備え、
    前記第２導電性配線は、前記太陽電池モジュールを前面から見たとき、前記第２太陽電池の半導体基板と、前記インターコネクタとの間に露出される部分に、前記凹凸部を備える、請求項１３に記載の太陽電池モジュール。
15. 前記第１、第２太陽電池のそれぞれにおいて前記第１電極と前記第２電極は、前記半導体基板の背面に前記第１方向と交差する第２方向に長く配置される、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
16. 前記第１、第２太陽電池のそれぞれの半導体基板は、第１導電型の不純物がドーピングされ、
    前記第１電極は、前記半導体基板の背面に位置し、前記第１導電性と反対の第２導電性の不純物がドーピングされるエミッタ部に接続され、
    前記第２電極は、前記半導体基板の背面に位置し、前記半導体基板より前記第１導電型の不純物が高濃度にドーピングされる背面電界部に接続される、請求項１５に記載の太陽電池モジュール。
17. 前記第１、第２太陽電池のそれぞれにおいて前記第１電極は、前記半導体基板の前面に配置され、前記第２電極は、前記半導体基板の背面に配置され、
    前記複数の導電性配線は、前記第１太陽電池の前面に位置する第１電極に接続され、前記第２太陽電池の背面に位置する第２電極に接続されて、前記第１、第２太陽電池を直列接続し、
    前記複数の導電性配線のそれぞれは、前記第１、第２太陽電池との間で、前記凹凸部を備える、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
18. 前記第１、第２太陽電池のそれぞれにおいて、
    前記半導体基板は、第１導電型の不純物がドーピングされ、
    前記第１電極は、前記半導体基板の前面に配置し、前記第１導電性と反対の第２導電性の不純物がドーピングされるエミッタ部に接続され、
    前記第２電極は、前記半導体基板の背面に位置し、前記半導体基板より前記第１導電型の不純物が高濃度にドーピングされる背面電界部に接続される、請求項１７に記載の太陽電池モジュール。

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