JP2017117877A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールにたわみが生じても太陽電池素子にクラックが発生しにくい太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】半導体基板の第１主面２ａおよび第１主面２ａとは反対側に位置する第２主面の少なくとも一方の主面上に配置されたバスバー電極８および集電電極９とを有する太陽電池素子と、バスバー電極８上に配置されて、第１方向Ｘに間隔を空けて並んでおり、第１方向Ｘに対して直交する第２方向Ｙに長い３本以上の配線部材とを備えた太陽電池モジュールであって、配線部材は、最も第１側部７ｃ寄りに配置された第１配線部材１２ａと、最も第２側部７ｄ寄りに配置された第２配線部材１２ｃと、第１配線部材１２ａと第２配線部材１２ｃとの間に配置された第３配線部材１２ｂとを有し、第１方向Ｘにおいて、第３配線部材１２ｂの幅が第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃのいずれの幅よりも小さい。【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池モジュールは、単結晶または多結晶のシリコンなどの半導体基板から成る太陽電池素子を用いることが多い。太陽電池モジュールは、風圧または積雪などにより大きな荷重がかかり、たわみが生じる。この場合には、太陽電池素子にクラックが発生し、太陽電池モジュールの出力が低下する場合がある。このため、太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネルの裏面を支持する補強部材を設けて、太陽電池モジュールの耐荷重性能を向上させ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）。

特開平９−１４８６１２号公報

しかしながら、太陽電池パネルの裏面側に支持用の補強部材を設けることによって、太陽電池モジュールの重量が増加する。さらに、太陽電池モジュールの部品点数が多くなり、太陽電池モジュールの作製時の工数が増加する。

本発明の１つの目的は、太陽電池モジュールにたわみが生じても太陽電池素子にクラックが発生しにくい太陽電池モジュールを提供することである。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールでは、第１主面および該第１主面とは反対側に位置する第２主面を有する半導体基板と、該半導体基板の前記第１主面および前記第２主面の少なくとも一方の主面上に配置された電極とを有する太陽電池素子と、前記電極上に配置されて、前記半導体基板の第１側部から該第１側部と対向する第２側部に向かう第１方向に間隔を空けて並んでおり、前記第１方向に対して直交する第２方向に長い３本以上の配線部材とを備えた太陽電池モジュールであって、前記配線部材は、前記半導体基板の最も前記第１側部寄りに配置された第１配線部材と、最も前記第２側部寄りに配置された第２配線部材と、前記第１配線部材と前記第２配線部材との間に配置された第３配線部材とを有し、前記第１方向において、前記第３配線部材の幅が前記第１配線部材および第２配線部材のいずれの幅よりも小さい。

上記構成の太陽電池モジュールは、第３配線部材の幅が第１配線部材および第２配線部材のいずれの幅よりも小さい。これにより、太陽電池素子において、特に第３配線部材の熱収縮による残留応力を小さくすることができて、太陽電池素子のクラック発生を低減できる。

図１は本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを説明する図であり、図１（ａ）は太陽電池モジュールの表面側を示す平面図、図１（ｂ）は裏面側を示す平面図である。 図２は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太陽電池素子を説明する図であり、図２（ａ）は太陽電池素子の第１面側の平面図、図２（ｂ）は第２面側の平面図である。 図３は太陽電池素子に配線部材を配置した態様を示す平面図である。 図４は２つの太陽電池素子同士を電気的に接続した態様を示す断面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ太陽電池モジュールにたわみが発生した場合に、太陽電池素子に働く応力の様子を示す断面模式図である。 図６は別の実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子に配線部材を配置した態様を示す平面図である。 図７はさらに別の実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子に配線部材を配置した態様を示す平面図である。 図８は半導体基板の一主面の面積を３等分した状態を示す平面図である。 図９は図３のＡ−Ａ線で切断した場合の端面図である。 図１０は太陽電池パネルの構造を示す分解断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールおよび太陽電池素子の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、図１〜１０はいずれも模式的に示した図である。

＜太陽電池モジュール＞
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池素子２を有する太陽電池パネル３と、該太陽電池パネル３の外周部に配置されたフレーム４を有する。太陽電池モジュール１は、主として光を受ける面である表面１ａおよびその反対面側に位置する裏面１ｂを有する。そして、太陽電池モジュール１は、図１（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１の裏面１ｂに端子ボックス５を有している。また、端子ボックス５には、太陽電池モジュール１の発生した電力を外部回路に供給するためのリード部材６が配されている。

＜太陽電池素子＞
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、太陽電池素子２は、例えば単結晶または多結晶シリコンからなる半導体基板７を有する。この半導体基板７は、第１主面７ａおよび該第１主面とは反対側に位置する第２主面７ｂを有している。半導体基板７の外形は、例えば、１辺が１００〜１７０ｍｍ程度、厚さが０．１５〜０．３ｍｍ程度の四角形状である。ただし、半導体基板７は平面視して四角形状以外の外形でもよい。また、太陽電池素子２は、主として光を受ける面である第１面２ａと、第１面２ａの裏面に相当する第２面２ｂとを有する。太陽電池素子２の内部には、ボロンなどのｐ型不純物を多く含んだｐ層と、リンなどのｎ型不純物を多く含むｎ層とが接しているｐｎ接合（不図示）が形成されている。

太陽電池素子２の第１面２ａには、ウエットエッチング法またはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などのドライエッチング法を用いて、微小な凹凸構造（テクスチャ）を形成するのが望ましい。さらに、太陽電池素子２の第１面２ａ表面には、光の反射を低減する反射防止膜（不図示）が設けられている。反射防止膜には、窒化シリコン、酸化チタンまたは酸化シリコンなど薄膜を用いることができる。テクスチャおよび反射防止膜の形成によって、第１面２ａにおける光の反射率が低減するので、太陽電池素子１の光電変換効率が向上する。

また、図２（ａ）に示すように、太陽電池素子２の第１面２ａには、第１面側電極として第１バスバー電極８およびフィンガー電極である第１集電電極９が配置されている。第１集電電極９は、光生成キャリア（以下、単にキャリアという）を集める役割を有し、第１バスバー電極８に交差するように複数配置される。第１集電電極９は、例えば、幅が０．０５〜０．２ｍｍ程度であり、隣り合う第１集電電極９同士は１〜１０ｍｍ程度の間隔を空けて配置されている。第１バスバー電極８は、第１集電電極９によって集められたキャリアをさらに集めて、配線部材１２に伝える役割を有する。この第１バスバー電極８は、幅が１〜３ｍｍ程度であり、隣り合う第１バスバー電極８同士は一定間隔を空けて太陽電池素子２の一辺に対して略平行に２〜６列に形成される。第１バスバー電極８および第１集電電極９は、例えば、銀を主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷した後に焼成して形成される。なお、ここで主成分とは導電性ペーストの導電性成分を１００質量部とした場合に５０質量部以上をいうものとし、以下の説明でも同様である。

図２（ｂ）に示すように、太陽電池素子２の第２面２ｂには、第２面側電極として第２バスバー電極１０および第２集電電極１１が形成されている。第２集電電極１１はキャリアを集める役割を有する。第２バスバー電極１０は、第２集電電極１１によって集められたキャリアをさらに集め、配線部材１２に伝える役割を有する。第２集電電極１１は、第２面２ｂの外周部の０．５〜３ｍｍ程度を除いて第２面２ｂの略全面に形成される。この第２集電電極１１は、例えば、アルミニウムを主成分とする導電性ペースト（アルミニウムペースト）をスクリーン印刷した後に焼成して形成される。

第２バスバー電極１０は、幅が１〜４ｍｍ程度であり、半導体基板７を介して第１バスバー電極８とほぼ対向する位置に２〜６列に形成される。また、第２バスバー電極１０の一部は第２集電電極１１と接するように設けられる。第２バスバー電極１０は、例えば、銀を主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷した後に焼成して形成される。

＜太陽電池素子同士の接続＞
図３に示すように、太陽電池モジュール１は、太陽電池素子２の電極上に配置されて、半導体基板７の第１側部７ｃから第１側部７ｃに対向する第２側部７ｄに向かう第１方向Ｘに間隔を空けて並んでおり、第１方向Ｘに対して直交する第２方向Ｙに長い３本の配線部材１２を備えている。

配線部材１２は、例えば、銅またはアルミニウムなどの良導電性の金属箔の表面に導電性接着材がコーティングされたものであればよい。導電性接着材によって配線部材１２を太陽電池素子２に電気的に接続できる。導電性接着材は、例えば、主として錫（Ｓｎ）および鉛（Ｐｂ）からなり、錫が６０〜６３質量％で残部が実質的に鉛からなる共晶ハンダであってもよい。また、導電性接着材として、実質的に鉛を含まず、錫が９０〜９９質量％であり、残部が銀（Ａｇ）もしくは銅（Ｃｕ）などからなるハンダも使用可能である。また、導電性接着材は、錫を必須成分として、亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ））、銀、銅、ニッケル（Ｎｉ）から選択される１種以上を含むハンダなども使用可能である。また、導電性接着剤は、前述のハンダに限定されず、例えば、銀または銅などの導電性フィラーを混合したエポキシ樹脂などの熱硬化性の導電性樹脂も利用できる。

上記の金属箔の厚さは１００〜３００μｍ程度である。また、金属箔にコーティングされる導電性接着材は、太陽電池素子２の電極に接続が容易なように、メッキまたはディッピング等によって、金属箔のほぼ全面に例えば、１０〜１００μｍ程度の厚みにハンダが設けられるとよい。

また、１つの太陽電池素子２に接続される配線部材１２は、太陽電池素子２の第１面２ａの第１バスバー電極８に配線部材１２ａ〜１２ｃが接続される。また、図２（ｂ）に示す第２面２ｂの第２バスバー電極１０にも配線部材１２ｄ〜１２ｆが接続される。このようにして、配線部材１２ａ〜１２ｃと配線部材１２ｄ〜１２ｆとは互いに反対方向に延出するように配置される。

また、図４に示すように、隣り合う太陽電池素子２Ｌおよび太陽電池素子２Ｒは、太陽電池素子２Ｌの第１面２ａの第１バスバー電極８に接続した配線部材１２の他端部を、太陽電池素子２Ｒの第２面２ｂの第２バスバー電極１０に接続される。このような接続を複数（例えば５〜１０個程度）の太陽電池素子２に対して繰り返すことによって、太陽電池素子２が直線状に直列接続されてなる太陽電池ストリングが形成される。

ここで、配線部材１２が接続される電極は、第１バスバー電極８または第２バスバー電極１０に限定されない。例えば、バスバー電極を設けずに、配線部材１２を、直接、第１集電電極９または第２集電電極１１に接続してもよい。ただし、電極と配線部材１２との接合強度を向上させることができ、電極と配線部材１２との接続部の抵抗を小さくするには、電極は３列以上の第１バスバー電極８または第２バスバー電極１０を設けるとよい。そして、各バスバー電極の上に、１本の配線部材１２が配置されていることが望ましい。配線部材１２は、第１バスバー電極８および第２バスバー電極１０の略全表面に接続してもよい。これにより、太陽電池素子２の抵抗成分をさらに小さくできる。また、１列のバスバー電極は連続した帯状でもよく、不連続の島状に設けてもよい。ここで、太陽電池素子２が例えば１５６ｍｍ角程度の半導体基板７を使用する場合には、配線部材１２の長さは２８０〜３１０ｍｍ程度であればよい。

図３に示すように、太陽電池素子２ａの第１面２ａの第１バスバー電極８に接続された配線部材１２は、半導体基板７の最も第１側部７ｃ寄りに配置された第１配線部材１２ａ、最も第２側部７ｄ寄りに配置された第２配線部材１２ｃと、第１配線部材１２ａと第２配線部材１２ｃとの間に配置された第３配線部材１２ｂを有する。また、第１方向Ｘにおいて、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂが第１配線部材１２ａの幅Ｗａおよび第２配線部材１２ｃの幅Ｗｃよりも小さい。例えば、第１配線部材１２ａの幅Ｗａおよび第２配線部材１２ｃの幅Ｗｃのうち小さい方の配線部材に対して、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂは、０．１〜０．５ｍｍ程度小さければよい。また、第１配線部材１２ａの幅Ｗａおよび第２配線部材１２ｃの幅Ｗｃがどちらも（または、幅Ｗａおよび幅Ｗｃのうち小さい方が）１．５ｍｍ程度であれば、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂは、１〜１．４ｍｍ程度であればよい。一方の太陽電池素子２ａの第１バスバー電極８に接続されて、もう一方の太陽電池素子２ｂの第２バスバー電極１０に接続される配線部材１２の幅は、その長さの全域においてほぼ一定で大きく変化しない。このため、太陽電池素子２の第２面２ｂの第１方向Ｘにおいて、第３配線部材１２ｅの幅が第１配線部材１２ｄおよび第２配線部材１２ｆのいずれの幅よりも小さいことになる。

以下に、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、太陽電池モジュール１に下に凸の円弧状のたわみが発生した場合に発生する応力について説明する。

図５（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１は、透光性基板２０と裏面シート２３の間に配置された充填材２１、２２で太陽電池素子２を包んだ構造になっている。透光性基板２０裏面の伸びは、透光性基板２０と太陽電池素子２との間にある充填材２１に生じるせん断変形を介して太陽電池素子２に伝わる。充填材２１の剛性が低いために、太陽電池素子２の端部２ｅ付近では充填材２１に大きなせん断変形が発生し、これに伴うせん断応力も大きくなる。このため、太陽電池素子２の端部２ｅ付近で太陽電池素子２に伝わる力は大きくなり、太陽電池素子２の中央部２ｃに近づくほど充填材２１のせん断変形は小さくなり、太陽電池素子２に伝わる力は次第に小さくなる。

一方、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、太陽電池素子２の任意の点において、太陽電池素子２の内部に作用する引っ張り応力は（太い矢印）、その作用する点の一方側における充填材２１から伝わるせん断応力の合力と釣り合っている。図５（ａ）〜（ｃ）において、細い矢印は、透光性基板２０の裏面から充填材２１のせん断変形によって伝わった力の向きと大きさを示す。例えば、図５（ｂ）に示すように、端部２ｅ付近では、その点の両端のうち端部２ｅ側に着目すると、せん断応力がかかる基板領域が狭いため、作用するせん断応力の合力は小さく、そのため、端部２e付近での引っ張り応力は小さい。なお、中央部２ｃ側に着目した場合であっても、中央部を対称点として相対する向きにせん断力が作用している。よって、これらのせん断応力が打ち消し合い、せん断応力の合力は小さいため、端部２e付近での引っ張り応力は小さい。一方、中央部２ｃでは、図５（ｃ）に示すように、せん断応力がかかる基板領域は広く、せん断応力は打ち消しあいにくいため、せん断応力の合力が大きくなり引っ張り応力はほぼ最大となる。

以上により、本実施形態では、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂを、第１配線部材１２ａの幅Ｗａおよび第２配線部材１２ｃの幅Ｗｃのいずれよりも小さくすることによって、第３配線部材１２ｂを太陽電池素子２の電極に取り付けたときに発生する残留応力を小さくすることができる。そして、本実施形態では、引っ張り応力と残留応力との合計値を、太陽電池素子２の電極間でより均等に近づけることが可能となるため、太陽電池素子２のクラック発生を低減できる。

上記点については、太陽電池素子２の第２面２ｂの第２バスバー電極１０に接続される配線部材１２ｄ、１２ｅ、１２ｆに対しても同様に説明できる。

また、図６に示すように、第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃを除いた配線部材が複数本ある場合についても、上記と同様に説明できる。第１方向Ｘおいて、第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃを除いた、全ての配線部材１２ｂ１、１２ｂ２の幅Ｗｂ１および幅Ｗｂ２が、第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃのいずれの幅Ｗａおよび幅Ｗｃよりも小さいことが望ましい。これは、上述のように太陽電池モジュール１のたわみにより太陽電池素子２に発生する引っ張り応力も中央部２ｃで最大となる。このため、配線部材１２ｂ１、１２ｂ２の幅Ｗｂ１および幅Ｗｂ２が、第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃのいずれの幅Ｗａおよび幅Ｗｃよりも小さくすることによって、端部近傍外にある配線部材１２を太陽電池素子２の電極に取り付けた場合に発生する残留応力を小さくすることができる。そして、引っ張り応力と残留応力との合計値を、太陽電池素子２の電極間でより均等に近づけることが可能となる。

さらに、図７に示す場合について上記と同様に説明できる。図７に示す太陽電池素子は、第１配線部材１２ａと第３配線部材１２ｂとの間に、第１方向Ｘにおける第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂよりも大きい幅Ｗｇを有する第４配線部材１２ｇが配置されている。そして、第２配線部材１２ｃと第３配線部材１２ｂとの間に、第１方向Ｘにおける第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂよりも大きい幅Ｗｈを有する第５配線部材１２ｈが配置されている。接続配線１２は、太陽電池素子２の端部側から中央に向かうに従い幅が小さくなる（Ｗａ＞Ｗｇ＞ＷｂまたはＷｃ＞Ｗｈ＞Ｗｂである）ことが望ましい。これにより、上述の引っ張り応力と残留応力との合計値を、太陽電池素子２の電極間でさらに均等に近づけることが可能となる。

図８に、半導体基板７の一主面の面積を、第１方向Ｘに並んで仮想線１３ａ、１３ｂで３等分した、第１側部７ｃ側の第１領域Ａ１、第２側部７ｄ側の第２領域Ａ２および中央部側の第３領域Ａ３を示す。図８に示すように、第１領域Ａ１に第１配線部材１２ａを含む１本以上の配線部材１２が配置されており、第２領域Ａ２に第２配線部材１２ｃを含む１本以上の配線部材が配置されており、第３領域Ａ３に第３配線部材１２ｂを含む１本以上の配線部材が配置されていることが望ましい。太陽電池素子１では、受光時に発生するキャリアの数は面積に比例するため、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２および第３領域Ａ３の各領域でのキャリアの数は、ほぼ等しくなる。このため、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３に１本以上の配線部材１２を配置することによって、各配線部材に伝えられるキャリアを均等に近づけることができる。また、太陽電池モジュール１の直列抵抗成分を下げて光電変換効率を向上させることができる。さらに、第１配線部材１２ａ、第２配線部材１２ｃおよび第３配線部材１２ｂの各配線部材１２間の間隔が近づきすぎることがないので、クラックの発生を低減する効果をより高めることができる。

また、第３配線部材１２ｂの厚みが、第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃのいずれの厚みよりも大きいことが望ましい。上述のように、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂが第１配線部材１２ａの幅Ｗａおよび第２配線部材１２ｃの幅Ｗｃのうちいずれよりも小さくすることによって、第３配線部材１２ｂの抵抗値は、第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃのいずれよりも大きくなる。これにより、太陽電池モジュール１の直列抵抗成分が大きくなり、太陽電池モジュール１の光電変換効率が低下する場合がある。これに対し、本実施形態では、第３配線部材１２ｂの厚みを第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃのいずれの厚みよりも大きくすることによって、第３配線部材１２ｂの抵抗値を第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃと同じ又は小さくすることができる。そして、太陽電池モジュール１の光電変換効率の低下を低減することができる。例えば、第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃの幅ＷａおよびＷｃが共に１．５ｍｍ、厚さが０．２ｍｍとした場合で、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂを１．２ｍｍとした場合では、断面積が第１配線部材１２ａおよび第２配線部材１２ｃ以上になるように、第３配線部材１２ｂの厚さは、０．２５ｍｍ（＝１．５×０．２／１．２）以上とすればよい。

また、図９に示すように、第１方向Ｘにおいて、第３配線部材１２ｂが配置されるバスバー電極８の幅Ｗｎが、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂよりも大きいことが望ましい。第３配線部材１２ｂが配置されるバスバー電極８の幅Ｗｎが、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂと同じまたは小さい場合では、第３配線部材１２ｂをバスバー電極８にハンダ付けにて接続した場合に第３配線部材１２ｂの幅方向の端部とバスバー電極８の幅方向の端部が重なる場合が多くなる。そして、半導体基板７に接触する大きなハンダのフィレットが形成されることで、この部分に応力の集中が起こる。これにより、ハンダのフィレットを起点としたクラックが半導体基板７に発生する場合がある。また、本実施形態では、第３配線部材１２ｂが配置されるバスバー電極８の幅Ｗｎを第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂよりも大きくしてもよい。これにより、本実施形態では、半導体基板７に接触するような大きなハンダのフィレットの形成を低減できる。

＜太陽電池モジュールの製造方法＞
太陽電池モジュール１では、図１（ａ）に示すように、複数本の太陽電池ストリングを整列配置した後、これら太陽電池ストリングの両端部を横方向配線１４で互いに電気的に接続される。また、太陽電池モジュール１の両端に位置するストリングには、それぞれ出力配線１５が電気的に接続される。これにより、複数の太陽電池ストリングが直列接続されることによって希望の出力を取り出すことができる。

太陽電池パネル３は、図１０に示すように、透光性基板２０上に表面側充填材２１を配置し、上記のように接続などを行った複数の太陽電池素子２を表面側充填材２１上に載置し、その上に裏面側充填材２２、裏面シート２３を順次積層して積層体２４を作製する。

透光性基板２０としては、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いられる。ここで、ガラスとしては、例えば、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられる。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が用いられる。透光性基板２０は、厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度であればよい。

表面側充填材２１および裏面側充填材２２は、いずれもエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）またはポリエチレンから成る。これらは、Ｔダイおよび押し出し機によって厚さ０．３〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものが用いられる。表面側充填材２１および裏面側充填材２２は、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。なお、裏面側充填材２２は、透明であってもよい。また、裏面側充填材２２は、太陽電池モジュール１が設置される周囲の設置環境に合わせ酸化チタンまたは顔料等を含有させ白色等に着色させてもよい。裏面シート２３は、外部からの水分の浸入を低減する役割を有する。この裏面シート２３は、例えば、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シート、酸化アルミニウムまたは酸化シリコンを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シート等が用いられる。

この積層体２４をラミネーターにより減圧下で加熱加圧することで一体化して太陽電池パネル３が作製される。ラミネーターでの処理後の積層体２４をさらに加熱炉に入れて加熱することで、表面側充填材２１および裏面側充填材２２の架橋を促進させてもよい。

この太陽電池パネル３の裏面１ｂ側の外部に導出された出力配線１５を端子ボックス５の内部に導入した後、端子ボックス５の底面部の外側面には、シリコーンのシーラントまたはエポキシ系樹脂の接着剤が塗布される。そして、裏面シート２３の外面に接着され、固定される。また、太陽電池パネル３の外周部に、フレーム４を接着剤またはビス止めすることで取り付け、太陽電池モジュール１が完成する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えば、太陽電池モジュール１に用いられる太陽電池素子２は、第２面２ｂ側にプラス側、マイナス側の両電極を配置したバックコンタクト型の太陽電池素子２や半導体基板にアモルファスシリコンなどを成膜したヘテロ接合太陽電池素子２を用いたものでも応用可能である。また、太陽電池素子２は半導体基板７の第２主面７ｂにパッシベーション膜が設けられてもよく、ＰＥＲＣ構造であってもよい。

また、第１配線部材１２ａまたは第２配線部材１２ｃが配置されるバスバー電極８の幅は、第３配線部材１２ｂが配置されるバスバー電極８の幅と同一であっても構わない。これにより、各バスバー電極８の抵抗値が同一となるため、太陽電池モジュール１の光電変換効率の低下を低減することができる

また、配線部材１２が半導体基板７の一方の主面上にｎ本設けられた場合には、第１配線部材１２ａの中心線が、半導体基板７の一辺を均等に２ｎ個に分割する分割線（２ｎ−１）本のうち半導体基板７の最も第１側部７ｃ寄りの分割線よりも中央側にずらすようにして第１配線部材１２ａを設けてもよい。また、第２配線部材１２ｃの中心線が、半導体基板７の一辺を均等に２ｎ個に分割する分割線（２ｎ−１）本のうち半導体基板７の最も、第２側部７ｄ寄りの分割線よりも中央側にずらすようにして第２配線部材１２ｃを設けてもよい。第１方向Ｘにおいて、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂが第１配線部材１２ａの幅Ｗａおよび第２配線部材１２ｃの幅Ｗｃよりも小さい場合であっても、第１配線部材１２ａまたは第２配線部材１２ｃに集電される領域が広くなるため、太陽電池モジュール１の光電変換効率の低下を低減することができる。

＜太陽電池素子の作製＞
半導体基板７として、平面視して正方形の一辺が約１５６ｍｍ、厚さが約２００μｍで、ボロンがドープされたｐ型の多結晶シリコンを用意した。この半導体基板７を水酸化ナトリウム水溶液で、全表面に１０μｍ程度のエッチングを行うことでダメージ層を除去し、その後、洗浄を行った。このように用意した半導体基板７に対して、以下の処理を行った。

まず、半導体基板７の第１主面７ａ側にＲＩＥ法を用いてテクスチャを形成した。

次に、半導体基板７に、ＰＯＣｌ_３を拡散源とした気相熱拡散法によって、リンを拡散させて、シート抵抗が９０Ω／□程度となるｎ型半導体層を形成し、ｐｎ接合部を形成した。なお、半導体基板７の側面および第２主面７ｂ側に形成されたｎ型半導体層は、フッ硝酸溶液で除去して、その後、残留したリンガラスをフッ酸溶液で除去した。

その後、半導体基板７の第１主面７ａ上に、ＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical vapor deposition）法によって、屈折率１．９〜２．１、膜厚７０〜９０ｎｍ程度の窒化シリコン膜からなる反射防止膜１３を形成した。これは、ＰＥＣＶＤ装置の反応室内を５００℃程度として、シラン（ＳｉＨ_４）とアンモニア（ＮＨ_３）との混合ガスを窒素（Ｎ_２）で希釈して、グロー放電分解でプラズマ化させて窒化シリコンを堆積させることで形成した。

そして、半導体基板７の第１主面７ａ側に、銀を主成分とし、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどからなる導電性ペースト（銀ペースト）を図２（ａ）に示すような第１面側電極（第１バスバー電極８および第１集電電極９）のパターンに塗布し、乾燥した。第２主面７ｂ側にも、銀ペーストを図２（ｂ）に示すような第２バスバー電極１０のパターンに塗布し、乾燥した。さらに、第２主面７ｂ側にアルミニウムを主成分とし、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどからなる電極用導電性ペースト（アルミニウムペースト）を図２（ｂ）に示すような第２集電電極１１のパターンに塗布し、乾燥した。

次に、銀ペーストおよびアルミニウムペーストを塗布し、乾燥させた半導体基板７をピーク温度約７５０℃で１０分間程度焼成して、第１面側電極と第２面側電極を形成した。形成された第１バスバー電極８の幅は、約１．７ｍｍ程度で、厚みは１１μｍ程度であり、第１集電電極９の幅は、約０．０５ｍｍ程度で厚みは１１μｍ程度であった。第２バスバー電極１０の幅は、約３．５ｍｍ程度で、厚みは１０μｍ程度であり、第２集電電極１１の厚みは、３３μｍ程度であった。このような太陽電池素子２を１２５枚作製した。

＜実施例の太陽電池モジュールの作製＞
太陽電池素子２の第１バスバー電極８および第２バスバー電極１０に配線部材１２をハンダ付けにて接続した。用いた配線部材１２は全て厚さ約０．２ｍｍで、ほぼ全面に約７０μｍの共晶ハンダがコーティングされたものである。図３に示すように、半導体基板７の最も第１側部７ｃ寄りに配置された第１配線部材１２ａ、最も第２側部７ｄ寄りに配置された第２配線部材１２ｃとして、第１配線部材１２ａと第２配線部材１２ｃとの間に配置された第３配線部材１２ｂとした。そして、第１配線部材１２ａの幅Ｗａおよび第２配線部材１２ｃの幅Ｗｃは、いずれも１．５ｍｍとした。また、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂは１．３ｍｍとした。このように、第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂが第１配線部材１２ａの幅Ｗａおよび第２配線部材１２ｃの幅Ｗｃよりも小さくした。

このように、配線部材１２を接続した太陽電池素子２を１０枚、図４に示すように互いに接続して、太陽電池ストリングを作製した。この１０枚の太陽電池素子２が直線状に接続された太陽電池ストリングを６本、横方向配線１４で互いに直列に接続されるように接続した。太陽電池モジュール１の両端に位置するストリングには、それぞれ出力配線１５をハンダ付けにて接続した。横方向配線１４および出力配線１５は、第１配線部材１２ａと同様の材質および幅のものを用いた。

次に、図１０に示すように、透光性基板２０上に表面側充填材２１を配置し、上記のように接続などを行った６０個の太陽電池素子２を表面側充填材２１上に載置し、その上に裏面側充填材２２、裏面シート２３を順次積層して積層体２４を作製した。

透光性基板２０としては、厚さ約５ｍｍの白板強化ガラス、表面側充填材２１は、厚さ約０．４ｍｍのシート状透明ＥＶＡおよび裏面側充填材２２は、厚さ約０．６ｍｍのシート状透明ＥＶＡを用いた。裏面シート２３は、シリカを蒸着したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートを用いた。

積層体２４をラミネーターに載置して、１００Ｐａ程度の減圧下にて１×１０^５Ｐａ程度で加圧しながら、１２０℃程度で約２０分加熱し、押圧した。その後、この積層体２４を加熱炉に入れ、さらに１４０℃で３０分加熱し太陽電池パネル３を完成させた。

その後、太陽電池パネル３の外周部に配置された、アルミニウムからなるフレーム４を取り付け、裏面１ｂ側に端子ボックス５を接着剤で取り付け、テスト用太陽電池モジュールを完成させた。完成した太陽電池モジュールの寸法は、およそ縦１６６２ｍｍ、横９９０ｍｍ、高さ４６ｍｍであり、質量が約１９ｋｇであった。

＜比較例の太陽電池モジュールの作製＞
比較例の太陽電池モジュールは、第１配線部材１２ａの幅Ｗａ、第２配線部材１２ｃの幅Ｗｃおよび第３配線部材１２ｂの幅Ｗｂが全て１．５ｍｍのものを用いた以外は、実施例の太陽電池モジュールと同一の材料および工程で作製した。

＜試験結果＞
作製した実施例および比較例の太陽電池モジュールに対してＪＩＳ Ｃ８９９０：２００９に準拠して機械的荷重試験を行った。その後、実施例および比較例の各太陽電池モジュールについて、ＥＬ(Electro-Luminescence)検査および目視検査を行った。実施例よび比較例の各太陽電池モジュールを構成する６０枚の太陽電池素子の内、何枚の太陽電池素子にクラックが発生しているかを確認した。

その結果、クラックが発生していた太陽電池素子の枚数は、実施例では比較例に比べて１/３以下にまで低減することができた。

１：太陽電池モジュール
１ａ：表面
１ｂ：裏面
２：太陽電池素子
２ａ：第１面
２ｂ：第２面
３：太陽電池パネル
４：フレーム
５：端子ボックス
６：リード部材
７：基板
７ａ：第１主面
７ｂ：第２主面
７ｃ：第１側部
７ｄ：第２側部
８：第１バスバー電極
９：第２集電電極
１０：第２バスバー電極
１１：第２集電電極
１２：配線部材
１２ａ：第１配線部材
１２ｃ：第２配線部材
１２ｂ：第３配線部材
１３ａ、１３ｂ：半導体基板の一主面の面積を３等分する仮想線
１４：横方向配線
１５：出力配線
２０：透光性基板
２１：表面側充填材
２２：裏面側充填材
２３：裏面シート
２４：積層体
Ｘ：第１方向
Ｙ：第２方向
Ｗａ：第１配線部材の幅
Ｗｃ：第２配線部材の幅
Ｗｂ：第３配線部材の幅
Ｗｎ：第３配線部材が配置されるバスバー電極の幅

Claims (8)

1. 第１主面および該第１主面とは反対側に位置する第２主面を有する半導体基板と、該半導体基板の前記第１主面および前記第２主面の少なくとも一方の主面上に配置された電極とを有する太陽電池素子と、
   前記電極上に配置されて、前記半導体基板の第１側部から該第１側部と対向する第２側部に向かう第１方向に間隔を空けて並んでおり、前記第１方向に対して直交する第２方向に長い３本以上の配線部材と、を備えた太陽電池モジュールであって、
   前記配線部材は、前記半導体基板の最も前記第１側部寄りに配置された第１配線部材と、最も前記第２側部寄りに配置された第２配線部材と、前記第１配線部材と前記第２配線部材との間に配置された第３配線部材とを有し、前記第１方向において、前記第３配線部材の幅が前記第１配線部材および第２配線部材のいずれの幅よりも小さい、太陽電池モジュール。
2. 前記第１方向において、前記第１配線部材および前記第２配線部材を除いた全ての配線部材の幅が、前記第１配線部材の幅および前記第２配線部材のいずれの幅よりも小さい、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記半導体基板の一主面の面積を前記第１方向に並んで３等分した、前記第１側部側の第１領域、前記第２側部側の第２領域および中央部側の第３領域において、前記第１領域に前記第１配線部材を含む１本以上の配線部材が配置されており、前記第２領域に前記第２配線部材を含む１本以上の配線部材が配置されており、前記第３領域に前記第３配線部材を含む１本以上の配線部材が配置されている、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記電極は３列以上のバスバー電極であり、各バスバー電極の上に１本の前記配線部材が配置されている、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。
5. 前記第３配線部材の厚みが前記第１配線部材および前記第２配線部材のいずれの厚みよりも大きい、請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
6. 前記第１配線部材および前記第２配線部材を除いた全ての配線部材の厚みが、前記第１配線部材および前記第２配線部材のいずれの厚みよりも大きい、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。
7. 前記第１配線部材と前記第３配線部材との間に、前記第１方向における前記第３配線部材の幅よりも大きい幅を有する第４配線部材が配置されているとともに、前記第２配線部材と前記第３配線部材との間に、前記第１方向における前記第３配線部材の幅よりも大きい幅を有する第５配線部材が配置されている、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。
8. 前記第１方向において、前記第３配線部材が配置されるバスバー電極の幅が、前記第３配線部材の幅よりも大きい、請求項４に記載の太陽電池モジュール。
   

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