JP2017533596A - 太陽電池ユニット、太陽電池アレイ、太陽電池モジュール、及びこれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

太陽電池ユニット、太陽電池アレイ（３０）、太陽電池モジュール（１００）、及びその製造方法について開示する。太陽電池ユニットは、電池基板（３１１）と、電池基板（３１１）の前面上に設けられる二次グリッド線（３１２）とからなる電池（３１）と；二次グリッド線（３１２）に交差し且つ溶接される導電線（３２）とを含み、二次グリッド線（３１２）の、導電線（３２）との溶接位置における幅は、その非溶接位置における幅よりも大きい。【選択図】図１３

Description

本開示は、太陽電池の分野、より具体的には、太陽電池ユニット、太陽電池アレイ、太陽電池モジュール、及びこれらの製造方法に関する。

太陽電池モジュールは、太陽発電装置の最も重要な部品の１つである。太陽光は、電池の前面から前記電池に照射され、前記電池内で電気に変換される。一次グリッド線及び二次グリッド線が前面に設けられ、次いで、一次グリッド線を被覆し、これに溶接される溶接ストリップが電流を出力する。溶接ストリップ、一次グリッド線及び二次グリッド線は、電池の前記前面の一部を被覆し、太陽光の一部をブロックするので、溶接ストリップ、一次グリッド線及び二次グリッド線に照射される太陽光の前記一部を電気エネルギーに変換することができない。したがって、太陽電池モジュールがより多くの太陽光を受光するようにするために、溶接ストリップ、一次グリッド線及び二次グリッド線をできる限り細く設計する必要がある。しかし、溶接ストリップ、一次グリッド線及び二次グリッド線は、電流を通す機能を有し、また、抵抗の見地からは、溶接ストリップ、一次グリッド線及び二次グリッド線が細くなるほど、導電性断面積が小さくなり、これによって、抵抗が増大して電気のロスが大きくなる。したがって、溶接ストリップ、一次グリッド線及び二次グリッド線は、遮光と電気伝導とのバランスを実現し、コストを考慮して設計しなければならない。

本開示は、以下の事実及び問題に対する出願人の発見及び理解に基づいている。

関連技術では、太陽電池の前面には、通常、光電効果又は光化学効果により発生した電流を出力する一次グリッド線及び二次グリッド線が設けられている。太陽電池の効率を改善するために、太陽電池製造業者は、一次グリッド線の本数を増やす方法について鋭意研究を行った。関連技術では、一次グリッド線の本数は、２本から３本又は５本にまで、成功裏に増えた。

しかし、関連技術では、一次グリッド線は、高価な銀を含むペーストを印刷することによって形成されているので、製造コストが非常に高く、銀の一次グリッド線が増えることによるコスト上昇は不可避である。更に、現在の銀の一次グリッド線は、幅が広いので（例えば、最高で２ｍｍを超える）、銀の一次グリッド線が増えると、遮光面積が増大し、光電変換効率が低下する。

その結果、コストを低下させ且つ遮光面積を低減させるために、関連技術では、電池上に印刷される銀の一次グリッド線を、電流を出力する一次グリッド線として作用する金属線、例えば、銅線に置き換えている。銀の一次グリッド線を使用していないので、コストを著しく削減することができ、銅線の直径は比較的小さいので、遮光面積を低減することができる。したがって、一次グリッド線の数を更に最高１０本まで増加させることができる。この種の電池は、従来の太陽電池の銀の一次グリッド線及び溶接ストリップが金属線に置き換えられている、一次グリッド線を有しない電池と呼ぶことができる。

鋭意研究を行った後、本開示の発明者は、次のことを見出した。即ち、装置及びプロセスの高度化に対する制限、例えば、応力の影響などにより、複数の平行な金属線を同時に描画して、切断し、次いで電池に同時に溶接する方法で電池を製造すると、自由状態に置かれたときに、太陽電池がある程度屈曲するので、電池を平坦にするために、金属線は、緊張した状態である必要がある（試験によれば、直径０．２ｍｍの銅線で、最小歪みが少なくとも２Ｎであることが示されている）。緊張を維持するためには、各金属線の２つの端部に、チップ又は類似の装具を設ける必要があり、この装具は、ある程度のスペースをとるが、電池内のスペースは限られている。したがって、先行技術においては、１つの電池に対して描画、固定、及び溶接することができる金属線は最高１０本であり、金属線の数を増やすことは困難であろう。金属線の数が多くなるほど、自由端の数が多くなり、その結果、装置は、より多くの金属線を同時に制御する必要があり、これは汎用装置では難しい。更に、太陽電池のスペースは限られている。例えば、単一電池の寸法は、１５６ｍｍ×１５６ｍｍである。このような限られたスペースにおいて、複数の金属線を正確且つ同時に制御する必要があるが、これは、装置面、特に正確さに関して困難である。現在、実際の製造において、複数の金属線を同時に制御及び溶接することは依然として難しいので、導電線の数が制限され（通常、最高で１０本程度）、実現が困難である。

上記問題を解決するために、関連特許（特許文献１及び特許文献２）は、複数の金属線を透明膜に固定するという技術的解決策を提供している。即ち、複数の平行な金属線が透明膜に接着により固定され、次いで、前記複数の平行な金属線が結合された前記透明膜が電池に取り付けられ、最後に、積層により金属線が電池の二次グリッド線に接触する。この方法により、透明膜を介して複数の金属線が固定され、複数の金属線を同時に制御するという問題が解決され、更に金属線の数が増える。しかし、この技術的解決策は、溶接プロセスを殆ど考慮していない。即ち、金属線は、二次グリッド線に溶接プロセスによって接続されず、代わりに、金属線は、積層プロセスにより二次グリッド線に接触し、電流を出力する。

前記技術的解決策は、金属線の数を更に増やすことができるが、透明膜は、光の吸収に影響を及ぼすことがあり、遮光のような現象の原因となり、光電変換効率を低下させる。

更に、前記技術的解決策は、溶接プロセスによって金属線を二次グリッド線に接続することができない。これは、透明膜の溶融温度が、溶接温度（通常、約１４０℃）よりも高くなくてはならないからである。さもないと、透明膜が溶接プロセスで溶融し、金属線を固定する機能が失われ、延いては、金属線のドリフトに至ることがあり、溶接の効果は乏しいものとなる。

更に、使用時に、太陽電池は、水分及び空気が電池内への侵入（これは、腐食及び短絡を引き起こし得る）を防ぐために封止されることが、当業者に知られている。現在、封入する材料は、融点が、溶接温度よりも遥かに低い７０℃〜８０℃のＥＶＡである。溶接プロセスを用いると、前述のように、透明膜の溶融温度は溶接温度よりも高くなけれならず、溶接温度は、封入材料の融点よりも高い。したがって、封入プロセスにおいて、封入材料（ＥＶＡ）は封入温度で溶融するが、透明膜は溶融せず、その結果、電池を完全に封止するために、溶融している封入材料が固体の透明膜に侵入することができない。したがって、封止効果が乏しく、実際の製品は不良となりがちである。封入の観点では、透明膜の溶融温度は、溶接温度よりも低いことが必要であり、これは明らかなパラドックスである。

そのため、透明膜を介して金属線を固定するという技術的解決策は、溶接プロセスを採用して、金属線を二次グリッド線に溶接することができない。金属線は、電池上の二次グリッド線に、単に接しているだけである（即ち、金属線は、二次グリッド線上に置かれているだけである）。したがって、金属線と二次グリッド線の接続強度が低く、積層プロセス時又は使用時に、金属線が二次グリッド線から離れる傾向があり、これにより、接触が悪くなり、電池の効率が低下し、更には電池の不良が生じる。結果として、この技術的解決策における製品は、普及及び商業化されない。一次グリッド線を有しない、かなりの程度まで成熟した太陽電池は存在しない。

更に、一次グリッド線を有しない太陽電池においては、導電線は、非常に直径が小さい金属線であるので、導電線と二次グリッド線との溶接は比較的難しく、不十分な溶接と接触の悪さを引き起こすことがある。溶接プロセスにおいて、金属線は、ある程度緊張している（即ち、真っ直ぐな状態である）必要があるので、金属線内の内部応力が存在し、そのため、溶接後、金属線が剥がれる傾向があり、これによって、電池の効率を大幅に低下させ、不良に至ることさえある。

本開示は、関連技術における既存の問題のうちの少なくとも１つをある程度解決することに努める。

ＵＳ２０１００２７５９７６ ＵＳ２０１０００４３８６３

本開示において提供される複数の一次グリッド線を有する太陽電池は、大量生産用に商業化することができ、特に低コストで、単純な設備で容易に製造できる。

したがって、本開示は、低コストで容易に製造され、光電変換効率が改善された太陽電池ユニットを提供する。

したがって、本開示は、低コストで容易に製造され、光電変換効率が改善された太陽電池アレイを提供する。

したがって、本開示は、前記太陽電池アレイを有する太陽電池モジュールを提供し、前記太陽電池モジュールは、低コストで容易に製造され、光電変換効率が改善されている。

本開示は、更に、太陽電池モジュールを製造する方法を提供する。

鋭意研究を行い、本開示の発明者は、金属線を電池基板上の二次グリッド線に溶接すると、金属線が細すぎることから大きな応力が存在し、その結果、金属線と二次グリッド線との間の溶接が強固とならないことを見出した。金属線は、１ヶ月間よりも短い間に亀裂が入り剥がれて、電池はもはや使用することができない。更に、二次グリッド線は、光吸収率に影響を及ぼし得る遮光面の問題を有する。そのため、技術開発が妨げられている。

本開示の実施形態の第１の態様によれば、太陽電池ユニットは、電池基板と、前記電池基板の前面上に設けられる二次グリッド線とからなる電池と；前記二次グリッド線に交差し且つ溶接される導電線とを含み、前記二次グリッド線の、前記導電線との溶接位置における幅は、その非溶接位置における幅よりも大きい。

本開示の実施形態に係る太陽電池ユニットに関して、二次グリッド線が導電線に溶接される部分は広く、他の部分は比較的狭く、このことが、導電線を二次グリッド線により高い信頼性で溶接すること、及び溶接部分を製造することをより容易にし、コストを低下させる。更に、導電線と二次グリッド線の接続強度が向上し、導電線に溶接される二次グリッド線の部分だけを幅広にしさえすればよい。このような場合、二次グリッド線の他の部分は更に狭くすることができ、その結果、遮光面積が低下し、太陽電池の光電変換効率が改善する。

本開示の実施形態の第２の態様によれば、太陽電池アレイは、前記実施形態に係る太陽電池ユニットである複数の太陽電池ユニットを含み、隣接する電池ユニットの電池が導電線によって接続されている。

本開示の実施形態の第３の態様によれば、太陽電池モジュールは、順に重ねられた上側カバー板と、前側接着層と、電池アレイと、裏側接着層と、下側カバー板とを含み、前記電池アレイは、前記実施形態に係る太陽電池アレイである。

本開示の実施形態の第４の態様によれば、太陽電池モジュールを製造する方法であって、電池基板と、前記電池基板の前面上に設けられる二次グリッド線とを含む電池を提供することと；金属線により構成される導電線を前記二次グリッド線に溶接し、前記二次グリッド線の、前記導電線との溶接位置における幅が、その非溶接位置における幅よりも大きい太陽電池ユニットを得ることと；前記太陽電池の前面が前側接着層に面し、その裏面が、裏側接着層に面するように、上側カバー板、前側接着層、太陽電池ユニット、裏側接着層、及び下側カバー板を順に重ねることと；それらを積層して太陽電池モジュールを得ることとを含む。

図１は、本開示の実施形態に係る太陽電池アレイの平面図である。 図２は、本開示の実施形態に係る太陽電池アレイの長手方向断面図である。 図３は、本開示の実施形態に係る太陽電池アレイの横断面図である。 図４は、本開示の実施形態に係る導電線を形成するための金属線の概略図である。 図５は、本開示の別の実施形態に係る太陽電池アレイの平面図である。 図６は、本開示の別の実施形態に係る太陽電池アレイの平面図である。 図７は、本開示の実施形態に係る往復方向に延在している金属線の概略図である。 図８は、本開示の実施形態に係る太陽電池アレイの２個の電池の概略図である。 図９は、図８に係る２個の電池を金属線によって接続することにより形成された太陽電池アレイの断面図である。 図１０は、本開示の実施形態に係る太陽電池モジュールの概略図である。 図１１は、図１０に係る太陽電池モジュールの部分断面図である。 図１２は、本開示の別の実施形態に係る太陽電池アレイの概略図である。 図１３は、本開示の実施形態に係る太陽電池の二次グリッド線の概略図である。

本開示の実施形態を詳細に説明し、実施形態の例を図面で示す。図中、同一の又は類似の参照番号は、同一の若しくは類似の部材又は同一の若しくは類似の機能を有する部材を示すために用いられる。図面を参照して本明細書に記載する実施形態は、本開示を説明するために使用される例示的なものであり、本開示を限定するものであると解釈してはならない。

本開示における技術用語の一部は、明確性及び説明の便宜上、本明細書に詳述される。

本開示の１つの実施形態によれば、電池ユニットは、電池３１と導電線３２とを含むので、導電線３２は、電池ユニットの導電線３２と呼ぶことができる。

電池３１は、電池基板３１１と、前記電池基板３１１の前面（光が入射する表面）上に設けられている二次グリッド線３１２と、前記電池基板３１１の裏面に設けられている背後電界３１３と、前記背後電界３１３上に設けられている裏側電極３１４とを含む。したがって、二次グリッド線３１２は、電池３１の二次グリッド線３１２と呼ぶことができ、背後電界３１３は、電池３１の背後電界３１３と呼ぶことができ、裏側電極３１４は、電池３１の裏側電極３１４と呼ぶことができる。

電池基板３１１は、例えば、シリコンチップをフェルティング、拡散、エッジエッチング、及び窒化ケイ素層沈着のプロセスに付すことによって得られる中間生成物であってよい。しかし、本開示における電池基板３１１は、シリコンチップによって形成されるものには限定されないことを理解すべきである。

言い換えれば、電池３１は、シリコンチップと、前記シリコンチップの表面上の幾つかの処理層と、シャイニー面（即ち、前面）上の二次グリッド線と、シェイディー面（即ち、裏面）上の背後電界３１３及び裏側電極３１４とを含むか、又は前面電極を全く有しない他の種類の他の等価な太陽電池を含む。

前記電池ユニット、電池３１、及び電池基板３１１は、本開示を説明するために用いられるが、本開示を限定すると解釈すべきではない。

太陽電池アレイ３０は、複数の電池によって、即ち、導電線３２によって接続された複数の電池３１によって配列される。

太陽電池アレイ３０では、金属線本体３２１が電池ユニットの導電線３２を構成し、隣接する電池３１の表面間に延在するが、これは、金属線本体３２１が隣接する電池３１の面間に延在していてもよく、電池３１の二次グリッド線３１２に接続されてもよく、第１の電池３１の二次グリッド線３１２及び前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏側電極３１４に接続されてもよく、金属線本体３２１の一部が二次グリッド線３１２に接続され、金属線本体３２１のその他の部分が電池３１の裏側電極３１４に接続されるという広い意味で理解すべきである。

即ち、金属線本体３２１は、隣接する電池３１の前面間に延在することができる、又は第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間に延在することができる。金属線本体３２１が第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間に延在している場合、導電線３２は、電池３１の前面上に延在し且つ電池３１の二次グリッド線３１２と電気的に接続されている前側導電線３２Ａと、電池３１の裏面上に延在し且つ電池３１の裏側電極３１４と電気的に接続されている裏側導電線３２Ｂとを含んでいてよい。隣接する電池３１間の金属線本体３２１の一部は、接続導電線と呼ばれることもある。

本開示に開示される全ての範囲は、端点を含み、個別であっても組み合わせてもよい。範囲の端点及び任意の値は正確な範囲又は値に限定されるものではなく、前記範囲又は値に近接する値も含むと理解すべきである。

本開示では、「上」及び「下」等の配向に関する用語は、特に指定しない限り、通常、以下に論じる図面に示す通りの配向「上」又は「下」を指し、「前面」とは、実際の適用において（例えば、モジュールが動作しているときに）光に面する太陽電池モジュールの表面、即ち、光が入射するシャイニー面を指し、一方、「裏面」とは、実際の適用において、光に対して背側になる太陽電池モジュールの表面を指す。

以下では、本開示の実施形態に係る太陽電池について説明する。

図１〜図１３に示す通り、本開示の実施形態に係る太陽電池ユニットは、電池３１と導電線３２を含む。前記電池３１は、電池基板３１１と、前記電池基板３１１の前面上に設けられる二次グリッド線３１２とからなり；前記導電線３２は、前記二次グリッド線３１２に交差し且つ溶接され、前記二次グリッド線の、前記導電線３２との溶接位置における幅は、その非溶接位置における幅よりも大きい。

言い換えれば、本開示に係る太陽電池ユニットは、主に、電池３１と導電線３２とで形成され；前記電池３１は、主に、電池基板３１１と二次グリッド線３１２とにより構成される。本開示において、電池基板３１１の前面上に設けられる二次グリッド線３１２が詳述される。

具体的には、図１に示されるように、二次グリッド線３１２は、電池基板３１１の前面上に設けられ、１つ方向に延在する。導電線３２は、二次グリッド線３１２上に設けられ、別の方向に延在する。導電線３２と二次グリッド線３１２は、それらが交差する部分で溶接される。通常、導電線３２は、二次グリッド線３１２よりも幅広であり、二次グリッド線３１２の、導電線３２との溶接位置における幅は、その非溶接位置における幅よりも大きい。

即ち、図１３に示されるように、二次グリッド線３１２は、二次グリッド線３１２が導電線３２と交差する位置で幅広にされていおり、二次グリッド線３１２の幅広部分が、導電線３２に溶接される溶接部分３１２３として用いられる。二次グリッド線３１２の溶接部分３１２３が幅広にされることで、二次グリッド線３１２を導電線３２に溶接することが容易となる。一方、二次グリッド線３１２の他の部分は元の幅のままであるか又は幅が減少し、これにより、二次グリッド線３１２と導電線３２の溶接効果を保証できるだけでなく、遮光面積を低減することもできる。

結果として、本開示の実施形態に係る太陽電池に関して、二次グリッド線３１２が導電線３２に溶接される部分は広く、他の部分は比較的狭く、このことが、導電線３２を二次グリッド線３１２により高い信頼性で溶接すること、及び溶接部分を製造することをより容易にし、コストを低下させる。このような場合、導電線３２と二次グリッド線３１２の接続強度が向上し、遮光面積が低下し、太陽電池の光電変換効率が改善する。

本開示の実施形態によれば、二次グリッド線３１２の溶接部分における幅は、導電線３２の直径又は幅より大きい又は等しい。

言い換えれば、二次グリッド線３１２の溶接部分３１２３は、導電線３２より大きい又は等しい線幅を有する。したがって、導電線３２と二次グリッド線３１２の接続強度を更に向上させ、且つ溶接を容易にしてコストを低減するように、二次グリッド線３１２が導電線３２に溶接される部分は、導電線３２より大きい又は等しい線幅を有するように構成される。

本開示の幾つかの実施形態では、導電線３２は、金属線本体３２１によって構成される。幾つかの実施形態では、好ましくは、金属線本体３２１は銅線であるが、本開示はこれに限定されない。例えば、金属線本体３２１は、アルミニウム線であってもよい。好ましくは、金属線本体３２１は、より多くの太陽光が電池基板に照射され光電変換効率を更に改善できるように、円形断面を有する。

更に、金属線本体３２１は、少なくとも、二次グリッド線３１２に溶接される部分で、溶接層３２２で被覆されており、導電線３２は、溶接層３２２を介して二次グリッド線３１２に溶接されている。

より好ましくは、図４に示す通り、金属線本体３２１は、導電性接着層又は溶接層などの溶接層３２２で被覆されている。金属線は、溶接層によって二次グリッド線及び／又は裏側電極に溶接され、その結果、金属線本体３２１を二次グリッド線３１２と電気的に接続することが簡便になり、且つ接続プロセスにおける金属線のドリフトを回避することが簡便になり、光電変換効率が保証される。無論、金属線本体３２１の電池３１との電気的接続は、太陽電池モジュールを積層するとき又は積層する前に実施してよいが、後者が好ましい。

本開示の幾つかの他の実施形態では、二次グリッド線３１２は、金属線３２を二次グリッド線３１２に溶接する溶接層で被覆されている。

即ち、導電線３２と二次グリッド線３１２は、導電線３２上に又は二次グリッド線３１２上に溶接層を配置することによって、溶接することができる。溶接層が二次グリッド線３１２上に設けられるとき、通常、二次グリッド線３１２上の溶接点にのみ溶接層が設けられ、導電線３２を二次グリッド線３１２に溶接する効果を保証し、且つ遮光面積に対する影響を回避して光電変換効率を保証する。

本開示の実施形態によれば、二次グリッド線３１２は、溶接位置で０．０８ｍｍ〜０．２４ｍｍの幅を有し、非溶接位置で０．０１５ｍｍ〜０．０３ｍｍの幅を有する；二次グリッド線３１２の幅は、二次グリッド線３１２の長手方向に直交する方向において最大のサイズである。

具体的には、二次グリッド線３１２は、上下方向に延在し（図１３に図示するように）、導電線３２は、左右方向に延在し（図１３に図示せず（図１３は、二次グリッド線を主に記載するので、導電線は不要））、導電線３２と二次グリッド線３１２は、垂直に交差する。二次グリッド線３１２の幅は、左右方向におけるサイズを意味する；二次グリッド線３１２の溶接部分３１２３の幅もまた、左右方向における幅を意味する。

実施形態では、二次グリッド線３１２の溶接部分３１２３は、０．０８ｍｍ〜０．２４ｍｍの幅を有し、二次グリッド線３１２の他の部分は、０．０１５ｍｍ〜０．０３ｍｍの幅を有する。この構造の二次グリッド線３１２の場合、１つの溶接部分３１２３の面積を広げることができ、これにより、剥離強度が改善され、二次グリッド線３１２の遮光面積が低減される。更に、銀の量が低下し、このことは、光電変換効率を改善するだけでなく、コストを低下する。

或いは、本開示の幾つかの他の特定の実施形態では、二次グリッド線３１２は、溶接位置で０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍの高さを有し、非溶接位置で０．００５ｍｍ〜０．０１ｍｍの高さを有する。

言い換えれば、二次グリッド線３１２は、溶接部分３１２３で、幅と厚みの両方が大きい。したがって、この構造の二次グリッド線３１２は、導電線３２との接続を更に安定にすることができ、導電線３２の剥離強度が向上する。

以下では、本開示の実施形態にしたがって、太陽電池アレイ３０について説明する。

本開示の実施形態によれば、太陽電池アレイ３０は、前記実施形態に係る太陽電池ユニットである複数の太陽電池ユニットを含み、隣接する電池ユニットの電池３１が導電線３２によって接続されている。

本開示の前記実施形態に係る太陽電池ユニットは、前記技術的効果を有するので、本開示の前記実施形態に係る太陽電池アレイ３０は、それに対応する技術的効果を有する。即ち、導電線３２を、隣接する太陽電池の電池３１の二次グリッド線３１２に溶接すること、及び溶接部分を製造することをより容易にし、コストを低下させる。このような場合、導電線３２と二次グリッド線３１２の接続強度が向上し、遮光面積が低下し、太陽電池の光電変換効率が改善する。

具体的には、本開示の幾つかの実施形態では、導電線は、金属線本体３２１によって構成され、金属線本体３２１は、第１の電池３１の表面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の表面との間を往復方向に延在する。

電池ユニットは、電池３１と、前記電池３１の表面上に延在する金属線Ｓによって構成される導電線３２とによって形成される。言い換えれば、本開示の実施形態に係る太陽電池アレイ３０は、複数の電池ユニットで形成され；複数の電池の導電線３２は、電池３１の表面間を往復方向に延在する金属線本体３２１によって形成される。

本願における用語「往復方向に延在する」は、「蛇行（ｗｉｎｄｉｎｇ）」と呼ばれることもあり、金属線本体３２１が往復方向の経路に沿って電池３１の表面間に延在することを指すと理解すべきである。

本開示では、「金属線本体３２１が電池３１の表面間を往復方向に延在する」ことを広い意味で理解すべきである。例えば、金属線本体３２１は、第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間を往復方向に延在していてもよく；金属線本体３２１は、第１の電池３１の表面から所定の数の中間の電池３１の表面を通って最後の電池３１の表面まで延在していてもよく、次いで、前記最後の電池３１の表面から所定の数の中間の電池３１の表面を通って前記第１の電池３１の表面まで戻り、このように往復方向に延在する。

更に、電池３１が金属線本体３２１によって並列に接続される場合、金属線本体３２１は、２つの電池の前面上に延在し得、その結果、金属線本体３２１が、並列に接続された２つの電池の前側導電線３２Ａを構成する。或いは、第１の金属線本体３２１が電池の前面間を往復方向に延在し、第２の金属線本体３２１が電池の裏面間を往復方向に延在し、その結果、第１の金属線本体３２１が前側導電線３２Ａを構成し、第２の金属線本体３２１が裏側導電線３２Ｂを構成する。

電池３１が金属線本体３２１によって直列に接続される場合、金属線本体３２１は第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間に延在していてよく、その結果、第１の電池３１の前面上に延在する金属線本体３２１の一部が前側導電線３２Ａを構成し、第２の電池３１の裏面上に延在する金属線本体３２１の一部が裏側導電線３２Ｂを構成する。本開示では、特に指定しない限り、導電線３２は、前側導電線３２Ａ、裏側導電線３２Ｂ、又はこれらの組合せであると理解され得る。

用語「往復方向に延在する」とは、往復方向に延在する金属線本体３２１によってＵ字形又はＶ字形構造を形成する２本の導電線３２を形成するために金属線本体３２１が１回往復方向に延在することであると理解され得るが、本開示は上記に限定されるものではない。

本開示の実施形態に係る太陽電池アレイ３０では、電池ユニットの複数の導電線３２は、往復方向に延在する金属線本体３２１によって構成され；隣接する電池３１は、導電線３２によって接続される。したがって、本開示における電池ユニットの導電線３２を用いて電流を出力するが、必ずしも高価な銀ペーストで印刷する必要はないので、電池を接続するためにはんだストリップを用いることなしに簡単に製造することができる。金属線本体３２１を二次グリッド線及び裏側電極と接続することは容易且つ簡便であり、その結果、電池のコストが著しく削減される。

更に、導電線３２が往復方向に延在する金属線本体３２１によって構成されるので、導電線３２の幅（即ち、電池上における金属線の突出部の幅）が銀ペーストで印刷される現在の一次グリッド線の幅よりも遥かに小さく、それによって、遮光面積が減少する。更に、導電線３２の数は容易に調整することができるので、銀ペーストで作製された導電線と比べて導電線３２の抵抗が低下し、光電変換の効率が改善される。金属線本体３２１は往復方向に延在して導電線を形成するので、電池アレイ３０を用いて太陽電池モジュール１００を製造するとき、金属線本体３２１は、正確に制御し易く、移動しにくくなる、即ち、金属線が容易には「ドリフト」しないので、光電変換効率に悪影響を与えるのではなく、むしろ更に改善する。

したがって、本開示の実施形態に係る太陽電池アレイ３０は、低コストで高光電変換効率を有する。

以下では、図面に関連する本開示の特定の実施形態に係る太陽電池アレイ３０について説明する。

本開示の特定の実施形態に係る太陽電池アレイ３０について、図１〜図３を参照して説明する。

図１〜３に示す実施形態では、太陽電池アレイ３０における２個の電池ユニットを示す。言い換えれば、金属線本体３２１によって構成される導電線３２を介して互いに接続されている２個の電池本体３１を示す。

電池３１は、電池基板３１１と、前記電池基板３１１の前面上に設けられている二次グリッド線３１２（前側二次グリッド線３１２Ａ）と、前記電池基板３１１の裏面上に設けられている背後電界３１３と、背後電界３１３上に設けられている裏側電極３１４とを含むと理解することができる。本開示では、特に指定しない限り、裏側電極３１４は、例えば、銀ペーストによって印刷される従来の電池の裏側電極であってもよく、電池基板の前面上の二次グリッド線と同様の裏側二次グリッド線３１２Ｂであってもよく、複数の分離した溶接部分であってよいことを理解することができる。二次グリッド線は、特に指定しない限り、電池基板３１１の前面上の二次グリッド線３１２を指す。

具体的には、本開示の実施形態では、金属線本体３２１は、第１の電池３１の前面と第２の電池３１の裏面との間を往復方向に延在する。

図１〜図３に示す通り、実施形態における太陽電池アレイは、２個の電池３１Ａ、３１Ｂ（説明の便宜上、それぞれ第１の電池３１Ａ及び第２の電池３１Ｂと呼ぶ）を含む。金属線本体３２１は、第１の電池３１Ａの前面（シャイニー面、即ち、図２の上面）と第２の電池３１Ｂの裏面との間を往復方向に延在し、その結果、金属線本体３２１は、第１の電池３１Ａの前側導電線及び第２の電池３１Ｂの裏側導電線を構成する。金属線本体３２１は、第１の電池３１Ａの二次グリッド線と電気的に接続され（例えば、溶接されるか又は導電性接着剤によって結合され）、且つ第２の電池３１Ｂの裏側電極と電気的に接続される。

本開示の実施形態では、裏側電極３１４は、電池基板３１１の裏面に設けられ、金属線本体３２１は、裏側電極３１４に溶接される。

即ち、この実施形態では、前側二次グリッド線３１２Ａは、電池基板３１１の前面に設けられ、裏側電極３１４は、その裏面に設けられる。導電線３２が電池基板３１１の前面上に位置する場合、導電線３２は、前側二次グリッド線３１２Ａに溶接され；導電線３２が電池基板３１１の裏面上に位置する場合、導電線３２は、電池基板３１１の裏面上の裏側電極３１４に溶接される。

幾つかの実施形態では、金属線本体３２１が存在する。金属線本体３２１は、第１の電池３１Ａと第２の電池３１Ｂとの間を１０回〜６０回往復方向に延在する。好ましくは、図１に示す通り、金属線は、１２回往復方向に延在して２４本の導電線を形成し、金属線は１本しか存在しない。言い換えれば、１本の金属線が１２回往復方向に延在して２４本の導電線を形成し、隣接する導電線間の距離は、２．５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であってよい。この実施形態では、従来の電池と比べて導電線の数が増加し、その結果、二次グリッド線と電流が通る導電線との間の距離が減少して、抵抗が低下し、光電変換効率が改善される。図１に示す実施形態では、金属線を蛇行させる便宜上、隣接する導電線がＵ字形構造を形成する。或いは、本開示は、上記に限定されるものではない。例えば、隣接する導電線は、Ｖ字形構造を形成する。

幾つかの実施形態では、好ましくは、金属線は銅線であるが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、金属線本体３２１はアルミニウム線であってよい。好ましくは、金属線本体３２１は円形断面を有し、その結果、より多くの太陽光が電池基板に到達することができ、光電変換効率が更に改善される。

より好ましくは、図４に示す通り、金属線本体３２１は、溶接層３２２で被覆されている。金属線は、溶接層によって二次グリッド線及び／又は裏側電極に溶接され、その結果、金属線を二次グリッド線及び／又は裏側電極に電気的に接続することが簡便になり、且つ接続プロセスにおける金属線のドリフトを回避することが簡便になり、光電変換効率が保証される。無論、金属線の電池との電気的接続は、太陽電池モジュールを積層するとき又は積層する前に実施してよいが、後者が好ましい。

幾つかの実施形態では、好ましくは、金属線が電池と接触する前、金属線は緊張した状態で延在している、即ち、金属線は真っ直ぐになっている。金属線を電池の二次グリッド線及び裏側電極と接続した後、太陽電池モジュールを製造するときの導電線のドリフチングを更に回避し、光電変換効率を保証するために、金属線を緊張した状態から解放してよい。

図５は、本開示の別の実施形態に係る太陽電池アレイの概略図である。図５に示す通り、金属線は、第１の電池３１Ａの前面と第２の電池３１Ｂの前面との間を往復方向に延在し、その結果、金属線が第１の電池３１Ａ及び第２の電池３１Ｂの前面の前側導電線を構成する。このようにして、第１の電池３１Ａ及び第２の電池は並列に接続される。無論、好ましくは、往復方向に延在している別の金属線によって構成される裏側導電線を介して第１の電池３１Ａの裏側電極及び第２の電池３１Ｂの裏側電極を接続できることが理解され得る。或いは、第１の電池３１Ａの裏側電極及び第２の電池３１Ｂの裏側電極は、従来の方法で接続してもよい。

本開示の別の実施形態に係る太陽電池アレイ３０について、図６を参照して説明する。

本開示の実施形態に係る太陽電池アレイ３０は、ｎ×ｍ個の電池３１を含む。言い換えれば、複数の電池３１は、ｎ×ｍマトリクス形式で配置され、ｎは列を表し、ｍは行を表す。より具体的には、実施形態では、３６個の電池３１が６列及び６行で配置される、即ち、ｎ＝ｍ＝６である。本開示はこれに限定されるものではないと理解することができる。例えば、列数及び行数は異なっていてもよい。説明の便宜上、図６では、左右方向において、１つの行における電池３１を、順に第１の電池３１、第２の電池３１、第３の電池３１、第４の電池３１、第５の電池３１、及び第６の電池３１と呼び；上下方向において、電池３１の列を、順に電池３１の第１の列、電池３１の第２の列、電池３１の第３の列、電池３１の第４の列、電池３１の第５の列、及び電池３１の第６の列と呼ぶ。

電池３１のある行では、金属線は、第１の電池３１の表面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の表面との間を往復方向に延在し；電池３１の２つの隣接する行では、金属線は、ａ番目の行における電池３１の表面と（ａ＋１）番目の行における電池の表面との間を往復方向に延在し、ｍ−１≧ａ≧１である。

図６に示す通り、具体例では、電池３１のある行では、１つの行における電池を直列に接続するために、金属線は第１の電池３１の前面と第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間を往復方向に延在する。電池３１の２つの隣接する行では、金属線は、ａ番目の行の端部における電池３１の前面と（ａ＋１）番目の行の端部における電池３１の裏面との間を往復方向に延在して、２つの隣接する行の電池３１を直列に接続する。

より好ましくは、電池３１の２つの隣接する行では、金属線は、ａ番目の行の端部における電池３１の表面と（ａ＋１）番目の行の端部における電池３１の表面との間を往復方向に延在し、ａ番目の行の端部及び（ａ＋１）番目の行の端部は、マトリクス形式の同じ側に位置し、図６に示す通り、その右側に位置する。

より具体的には、図６に示す実施形態では、１番目の行では、第１の金属線が第１の電池３１の前面と第２の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；第２の金属線が第２の電池３１の前面と第３の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；第３の金属線が第３の電池３１の前面と第４の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；第４の金属線が第４の電池３１の前面と第５の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；第５の金属線が第５の電池３１の前面と第６の電池３１の裏面との間を往復方向に延在する。このようにして、１番目の行における隣接する電池３１は、対応する金属線によって直列に接続される。

第６の金属線は、１番目の行における第６の電池３１の前面と２番目の行における第６の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し、その結果、１番目の行と２番目の行とが直列に接続される。第７の金属線は、２番目の行における第６の電池３１の前面と２番目の行における第５の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；第８の金属線は、２番目の行における第５の電池３１の前面と２番目の行における第４の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；これは第１１の金属線が２番目の行における第２の電池３１の前面と２番目の行における第１の電池３１の裏面との間を往復方向に延在するまで続き、次いで、第１２の金属線は、２番目の行における第１の電池３１の前面と３番目の行における第１の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し、その結果、２番目の行と３番目の行とが直列に接続される。順次、３番目の行と４番目の行とが直列に接続され、４番目の行と５番目の行とが直列に接続され、５番目の行と６番目の行とが直列に接続され、その結果、電池アレイ３０が製造される。この実施形態では、バスバーは、それぞれ、１番目の行における第１の電池３１の左側及び６番目の行における第１の電池３１の左側に設けられ；第１のバスバーは、１番目の行における第１の電池３１の左側から延出する導電線と接続され、第２のバスバーは、６番目の行における第１の電池３１の左側から延出する導電線と接続される。

上に述べた通り、本開示の実施形態における電池は、導電線によって直列に接続され、即ち、１番目の行、２番目の行、３番目の行、４番目の行、５番目の行、及び６番目の行が、導電線によって直列に接続される。或いは、図に示す通り、２番目の行と３番目の行、及び４番目の行と５番目の行は、光スポット効果を回避するために、それぞれ、ダイオードと並列に接続されてよい。ダイオードは、例えば、バスバーによって、当業者に一般的に知られている方法で接続してよい。

しかし、本開示は、上記に限定されるものではない。例えば、１番目の行と２番目の行とを直列に接続し、３番目の行と４番目の行とを直列に接続し、５番目の行と６番目の行とを直列に接続してよく、一方、２番目の行と３番目の行とを並列に接続し、４番目の行と５番目の行とを並列に接続する。かかる場合、バスバーをそれぞれ対応する行の左側又は右側に設けてよい。

或いは、同じ行における電池３１を並列に接続してもよい。例えば、金属線は、１番目の行における第１の電池３１の前面から２番目の行における電池３１の前面を通って６番目の行まで往復方向に延在する。

好ましくは、ある行における隣接する電池３１間を往復方向に延在する金属線が存在し、隣接する行における電池３１間を往復方向に延在する金属線が存在する。したがって、隣接する電池３１は、複数回往復方向に延在する１本の金属線によって接続することができ、これにより、低コストでの製造が容易になる。

本開示の実施形態では、金属線は、溶接層で被覆されている。溶接層の厚みと金属線の直径との比は、（０．０２〜０．５）：１である。

即ち、電池アレイ３０において、溶接層の厚みと導電線３２（前側導電線３２Ａと裏側導電線３２Ｂを含む）の直径との比は、（０．０２〜０．５）：１である。

本開示において、導電線３２（前側導電線３２Ａと裏側導電線３２Ｂを含む）は、金属線と、前記金属線を被覆する溶接層とからなる。溶接層は、完全に又は部分的に金属線を被覆してもよい。溶接層が部分的に金属線を被覆する場合、好ましくは、電池３１の二次グリッド線３１２に溶接層が溶接される位置に合金層が形成される。溶接層が完全に金属線を被覆する場合、溶接層は、金属線の周囲を円状に被覆してもよい。溶接層の厚みは、比較的広い範囲内にあることができる。好ましくは、溶接層は、１μｍ〜１００μｍの厚みを有し、より好ましくは、１μｍ〜３０μｍの厚みを有する。

溶接層を形成するための低融点を有する合金は、１００℃〜２２０℃であることができる低融点を有する従来の合金であることができる。好ましくは、低融点を有する合金は、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｐｂ、及びＺｎのうちの少なくとも１つとを含み、より好ましくは、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｉｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｐｂ、及びＺｎのうちの少なくとも１つとを含む。

具体的には、合金は、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｉｎ−Ｓｎ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ合金、及びＳｎ−Ｂｉ−Ｚｎ合金のうちの少なくとも１つであることができる。最も好ましくは、合金は、例えば、４０重量パーセントのＳｎ、５５重量パーセントのＢｉ、及び５重量パーセントのＰｂ（即ち、Ｓｎ４０％−Ｂｉ５５％−Ｐｂ５％）を含むＢｉ−Ｓｎ−Ｐｂ合金である。溶接層の厚みは、０．００１ｍｍ〜０．０６ｍｍであることができる。導電線３２は、０．０１ｍｍ^２〜０．５ｍｍ^２の断面積を有することができる。金属線は、当技術分野における従来のものであることができ、例えば、銅線などが挙げられる。

本開示の幾つかの特定の実施形態では、金属線と電池３１との間の結合力は０．１Ｎ〜０．８Ｎの範囲である。即ち、導電線３２と電池３１との間の結合力は０．１Ｎ〜０．８Ｎの範囲である。好ましくは、電池と金属線との間の溶接を確保し、動作中の電池の封鎖並びに接続不良に起因する転写プロセス及び性能の劣化を回避し、コストを削減するために、金属線と電池との間の結合力を０．２Ｎ〜０．６Ｎの範囲にする。

本開示の実施形態に係る太陽電池モジュール１００について図１０及び図１１を参照して説明する。

図１０及び図１１に示す通り、本開示の実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、上下方向に沿って順に重ねられている上側カバー板１０と、前側接着層２０と、電池アレイ３０と、裏側接着層４０と、下側カバー板５０とを含む。

前側接着層２０及び裏側接着層４０は、当技術分野において一般的に用いられている接着層である。好ましくは、前側接着層２０及び裏側接着層４０は、ポリエチレン−オクテンエラストマー（ＰＯＥ）及び／又はエチレン−酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）である。本開示では、ポリエチレン−オクテンエラストマー（ＰＯＥ）及び／又はエチレン−酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）は、当技術分野における従来の製品であるか、又は当業者に公知の方法において得ることができる。

本開示の実施形態では、上側カバー板１０及び下側カバー板５０は、当技術分野における従来の技術的手段によって選択及び測定することができる。好ましくは、上側カバー板１０及び下側カバー板５０は、それぞれ、透明な板、例えば、ガラス板であってよい。

太陽電池モジュール１００の製造プロセスでは、先ず導電線を電池３１の二次グリッド線及び裏側電極に溶接し、次いで、重ね、積層してよい。

本開示に係る太陽電池モジュール１００の他の部品は、当技術分野において公知であり、これについては本明細書に詳細には記載しない。

具体的には、太陽モジュール１００は、上側カバー板１０と、前側接着層２０と、電池アレイ３０と、裏側接着層４０と、下側カバー板５０とを含む。電池アレイ３０は、複数の電池３１を含み、隣接する電池３１は複数の導電線３２によって接続される。導電線３２は、隣接する電池の表面間を往復方向に延在する金属線Ｓによって構成される。導電線３２は、二次グリッド線に溶接される。前側接着層２０は導電線３２と直接接触し、隣接する導電線３２間を充填する。

即ち、本開示に係る太陽電池モジュール１００は、上下方向に沿って順に重ねられている上側カバー板１０と、前側接着層２０と、電池アレイ３０と、裏側接着層４０と、下側カバー板５０とを含む。電池アレイ３０は、複数の電池３１と複数の電池３１を接続するための導電線３２とを含む。導電線は、２個の隣接する電池３１の表面間を往復方向に延在する金属線Ｓによって構成される。

導電線３２は、電池３１と電気的に接続され、ここで、電池３１上の前側接着層２０は導電線３２と直接接触し、隣接する導電線３２間を充填し、その結果、導電線３２の酸化を防ぎ且つ光電変換効率を保証するために、前側接着層２０が導電線３２を固定し、導電線３２を外界からの空気及び水分と分離することができる。

したがって、本開示の実施形態に係る太陽電池モジュール１００では、コストを削減するために、従来の一次グリッド線及びはんだストリップを、往復方向に延在する金属線Ｓによって構成される導電線３２に置き換える。金属線Ｓを往復方向に延在させて、金属線Ｓの自由端の数を低減し、金属線Ｓを配置するためのスペースを節約する、即ち、スペースによる制約を受けなくする。往復方向に延在する金属線によって構成される導電線３２の数は、著しく増加させることができ、これは、製造が容易であるので、大量生産に好適である。前側接着層２０は、導電線３２と直接接触し、隣接する導電線３２間を充填するので、導電線を空気及び水分から有効に隔離して導電線３２の酸化を防ぎ、光電変換効率を保証することができる。

本開示の幾つかの特定の実施形態では、金属線Ｓは、第１の電池の前面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の裏面との間を往復方向に延在し；前側接着層２０は、第１の電池３１の前面において導電線と直接接触し、第１の電池３１の前面において隣接する導電線３２間を充填し；裏側接着層４０は、第２の電池３１の裏面において導電線３２と直接接触し、第２の電池３１の裏面において隣接する導電線３２間を充填する。

言い換えれば、本開示では、隣接する２つの電池３１は金属線Ｓによって接続される。隣接する２つの電池３１では、第１の電池３１の前面が金属線Ｓと接続され、第２の電池３１の裏面が金属線Ｓと接続される。

前面が金属線Ｓと接続されている第１の電池３１上の前側接着層２０は、第１の電池３１の前面上において金属線Ｓと直接接触し、隣接する導電線３２間を充填する。裏面が金属線Ｓと接続されている第２の電池３１上の裏側接着層４０は、第２の電池３１の裏面上において金属線Ｓと直接接触し、隣接する導電線３２間を充填する（図２に示す通り）。

その結果、本開示に係る太陽電池モジュール１００では、太陽電池モジュール１００の光電変換効率を更に保証するために、前側接着層２０が電池３１の一部の前面上の導電線３２を外界から隔離することができるだけでなく、裏側接着層４０が電池３１の一部の裏面上の導電線３２を外界から隔離することもできる。

本開示の幾つかの特定の実施形態では、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有する典型的な電池の場合、太陽電池モジュールは、電池６０個当たり３８０ｍΩ〜４４０ｍΩの直列抵抗を有する。本開示は、６０個の電池に限定されるものではなく、３０個の電池、７２個の電池等であってもよい。７２個の電池が存在する場合、太陽電池モジュールの直列抵抗は、４５６ｍΩ〜５２８ｍΩであり、電池の電気性能がより優れている。

本開示の幾つかの特定の実施形態では、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有する典型的な電池の場合、太陽電池モジュールは、電池６０個当たり３７．５Ｖ〜３８．５Ｖの開放電圧を有する。本開示は、６０個の電池に限定されるものではなく、３０個の電池、７２個の電池等であってもよい。短絡電流は、８．９Ａ〜９．４Ａであり、電池の数は関係ない。

本開示の幾つかの特定の実施形態では、太陽電池モジュールは、０．７９〜０．８２のフィルファクタを有し、これは、電池の寸法及び数とは無関係であり、電池の電気性能に影響を与え得る。

本開示の幾つかの特定の実施形態では、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有する典型的な電池の場合、太陽電池モジュールは、電池６０個当たり３１．５Ｖ〜３２Ｖの動作電圧を有する。本開示は、６０個の電池に限定されるものではなく、３０個の電池、７２個の電池等であってもよい。動作電流は、８．４Ａ〜８．６Ａであり、電池の数は関係ない。

本開示の幾つかの特定の実施形態では、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有する典型的な電池の場合、太陽電池モジュールは、１６．５％〜１７．４％の変換効率を有し、電池６０個当たり２６５Ｗ〜２８０Ｗの電力を有する。

図７〜図９に関連する本開示の実施形態に係る太陽電池モジュール１００を製造する方法について説明する。

具体的には、本開示の実施形態に係る方法は、以下の工程を含む：
電池基板３１１と、前記電池基板３１１の前面上に設けられる二次グリッド線３１２とを含む電池３１を提供する工程；
金属線により構成される導電線３２を前記二次グリッド線３１２に溶接し、前記二次グリッド線３１２の、前記導電線３２との溶接位置における幅が、その非溶接位置における幅よりも大きい太陽電池を得る工程；
電池３１の前面が前側接着層２０に面し、その裏面が裏側接着層４０に面するように、上側カバー板１０、前側接着層２０、電池アレイ３０、裏側接着層４０、及び下側カバー板５０に順に重ね、それらを積層して太陽電池モジュール１００を得る工程。

前記方法は、太陽アレイ３０を調製する工程と、上側カバー板１０、前側接着層２０、電池アレイ３０、裏側接着層４０、及び下側カバー板５０を順に重ねる工程と、それらを積層して太陽電池モジュール１００を得る工程とを含む。前記方法は、他の工程、例えば、シーラントによって上側カバー板１０と下側カバー板５０との間のギャップを封止する工程、及びＵ字形フレームによって上記部品を互いに固定する工程を更に含むことが理解され得るが、これら工程は、当業者に公知であるので、本明細書において詳細には記載しない。

前記方法は、電池３１の表面を往復方向に延在し、電池３１の表面と電気的に接続されている金属線によって複数の導電線を形成して、隣接する電池３１を複数の導電線によって接続して電池アレイ３０を構成する工程を含む。

具体的には、図７に示す通り、金属線は、緊張した状態で１２回往復方向に延在する。図８に示す通り、第１の電池３１Ａ及び第２の電池３１Ｂを調製する。図９に示す通り、第１の電池３１Ａの前面を金属線と接続し、第２の電池３１Ｂの裏面を金属線と接続し、その結果、電池アレイ３０が形成される。図９は、２つの電池３１を示す。電池アレイ３０が複数の電池３１を有する場合、往復方向に延在している金属線が、第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面とを接続する、即ち、金属線によって第１の電池３１の二次グリッド線を第２の電池３１の裏側電極に接続する。金属線は、緊張した状態でその２つの端部における２つのクリップから往復方向に延在する。金属線は、２つのクリップを用いなければ蛇行させることができず、これによって、クリップが著しく節約され、ひいては、組立てスペースが削減される。

図９に示す実施形態では、隣接する電池は直列に接続される。上記の通り、隣接する電池は、実際の要件に基づいて金属線によって並列に接続されてもよい。

得られた電池アレイ３０に、上側カバー板１０、前側接着層２０、裏側接着層４０、及び下側カバー板５０を順に重ね、ここでは、電池３１の前面が前側接着層２０に面し、その裏面が裏側接着層４０に面する。そして、それらを積層して太陽電池モジュール１００を得る。積層するとき又は積層する前に、金属線を電池３１に接着又は溶接してもよいことが理解され得る。

前側接着層２０は、導電線３２と直接接触して設けられる。積層プロセスにおいて、前側接着層２０は溶融し、隣接する導電線３２間のギャップを充填する。裏側接着層４０は、導電線３２と直接接触して設けられる。積層プロセスにおいて、裏側接着層４０は溶融し、隣接する導電線３２間のギャップを充填する。

実施例１
実施例１を用いて、本開示に係る太陽電池モジュール１００及びその製造方法について説明する。

（１）金属線Ｓの製造
Ｓｎ４０％−Ｂｉ５５％−Ｐｂ５％の合金層（融点：１２５℃）を銅線の表面に付着させる。前記銅線は、０．０４ｍｍ^２の断面を有し、合金層は、１６μｍの厚みを有する。このようにして、金属線Ｓを得る。

（２）太陽電池モジュール１００の製造
１，６３０ｍｍ×９８０ｍｍ×０．５ｍｍのＰＯＥ接着層を提供し（融点：６５℃）、対応して１，６５０ｍｍ×１，０００ｍｍ×３ｍｍのガラス板及び１５６ｍｍ×１５６ｍｍ×０．２１ｍｍの多結晶質シリコン電池３１を提供する。電池３１は、９１本の二次グリッド線を有し、前記二次グリッド線は、それぞれ、長手方向において電池３１を実質的に貫通し、隣接する二次グリッド線間の距離は１．７ｍｍである。電池３１は、その裏面に５個の裏側電極（スズ、幅１．５ｍｍ、厚み１０μｍ）を有する。各裏側電極は、長手方向に電池３１を実質的に貫通し、隣接する裏側電極間の距離は３１ｍｍである。

二次グリッド線３１２は、銀から形成され、導電線３２で溶接される１５箇所の溶接部分が設けられている。溶接部分は、８０μｍの幅と１０μｍの厚みを有し、非溶接部分は、１５μｍの幅と５μｍの厚みを有する。

６０個の電池３１をマトリクス形式で配置する。ある行における隣接する２つの電池３１では、金属線が、緊張した状態で第１の電池３１の前面と第２の電池３１の裏面との間を往復方向に延在する。金属線は、１５本の平行な導電線を形成するために、その２つの端部における２つのクリップから緊張した状態で往復方向に延在する。第１の電池３１の二次グリッド線を導電線に溶接し、第２の電池３１の裏側電極を導電線に、１６０℃の溶接温度で溶接する。平行な隣接する導電線間の距離は、９．９ｍｍである。１０個の電池を直列に接続して１行にし、かかる種類の電池の６行を、バスバーを介して直列に接続して電池アレイにする。

次いで、上側ガラス板と、上側ＰＯＥ接着層と、マトリクス形式で配置され、金属線に溶接されている複数の電池と、下側ＰＯＥ接着層と、下側ガラス板とを上下方向に順に重ね、ここでは、電池３１のシャイニー面は前側接着層２０に面し、その結果、前側接着層２０が導電線３２と直接接触し、電池３１のシェイディー面は裏側接着層４０に面する。最後に、これらをラミネータにおいて積層し、ここでは、前側接着層２０が隣接する導電線３２間を充填する。このようにして、太陽電池モジュールＡ１を得る。

比較例１
比較例１と実施例１との相違は、二次グリッド線３１２に溶接部分が設けられておらず、長手方向に一定の幅（即ち、１５μｍ）を有する点にある。導電線３２を二次グリッド線に直接溶接し、太陽電池モジュールＤ１を得る。

実施例２
実施例２と実施例１との相違は、二次グリッド線上の溶接部分が１６０μｍの幅と１０μｍの厚みを有すること；及び非溶接部分が２５μｍの幅と５μｍの厚みを有することにあり、太陽電池モジュールＡ２を得る。

実施例３
実施例３と実施例１との相違は、二次グリッド線上の溶接部分が２４０μｍの幅と１０μｍの厚みを有すること；及び非溶接部分が３０μｍの幅と５μｍの厚みを有することにあり、太陽電池モジュールＡ３を得る。

実施例４
実施例４と実施例２との相違は、二次グリッド線上の溶接部分が２０μｍの厚みを有すること；及び非溶接部分が８μｍの厚みを有することにあり、太陽電池モジュールＡ４を得る。

実施例５
実施例５と実施例２との相違は、二次グリッド線上の溶接部分が３０μｍの厚みを有すること；及び非溶接部分が１０μｍの厚みを有することにあり、太陽電池モジュールＡ５を得る。

性能試験
（１）溶接結合力試験
（２）太陽電池Ａ１〜Ａ５及びＤ１における溶接結合力は、それぞれ以下の方法で試験される。
１．引張試験機の試験位置に電池を水平に置き、電池が試験中に引き抜かれないように、電池上に押圧ブロックを置き、前記押圧ブロックを金属線の両側に設ける；
２．電池に対して４５°の角度を形成するように張力計のプルリングに金属線を固定する；
３．張力計を作動させ、その結果、張力計は垂直方向に沿って均一に移動し、金属線を電池の表面から引き抜く。試験した引張データを記録し、前記データを平均して金属線の引張データを得る。
（３）光電変換効率試験
ＩＥＣ９０４−１に開示されている方法に従って、上記実施例及び比較例で製造した太陽電池モジュールを、標準的な試験条件（ＳＴＣ）（光強度１，０００Ｗ／ｍ^２、ＡＭ１．５スペクトル、及び２５℃）下でシングルフラッシュシミュレータを用いて試験する。各電池の光電変換効率を記録する。試験結果を表１に示す。

図１から、太陽電池Ａ１〜Ａ５及びＤ１を比較することにより、その突出部が幅広にされる溶接部分、本開示の実施形態に係る太陽電池モジュールは、より高い溶接結合力と、より良好な溶接性能とを有し、比較的高い光電変換効率が得られることが分かる。

本明細書において、「中心」、「長手方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚み」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「上部」、「底部」、「内側」、「外側」、「時計回り」、及び「反時計回り」等の用語は、以下に記載するか又は図面に示す配向を指すものと解釈すべきであることを理解すべきである。これら相対的な用語は、説明の便宜上用いるものであり、本開示が特定の配向で構成されたり動作したりすることを必要とするものではない。

更に、「第１」及び「第２」等の用語は、本明細書において説明の目的で使用されるものであり、相対的な重要性又は意義を示唆又は意味するものでも、指定の技術的機構の数を意味するものでもない。このことから、「第１」及び「第２」によって規定される機構は、１以上のこの機構を含み得る。本開示の説明において、特に指定しない限り、「複数の」とは、２以上を意味する。

本開示では、特に指定又は限定しない限り、第１の機構が第２の機構の「上」又は「下」に存在する構造は、第１の機構が第２の機構と直接接触している実施形態を含んでいてよく、また、第１の機構及び第２の機構が互いに直接接触してはいないが、これらの間に形成される追加の機構を介して接触している実施形態も含んでいてよい。更に、第２の機構の「上」、「上方」、又は「上部」の第１の機構とは、第１の機構が第２の機構の「上」、「上方」、又は「上部」に真っ直ぐに又は斜めに存在する実施形態を含んでいてよく、又は単に第１の機構が第２の機構よりも高い高さにあることを意味し、一方、第２の機構の「下」、「下方」、又は「下部」の第１の機構とは、第１の機構が第２の機構の「下」、「下方」、又は「下部」に真っ直ぐに又は斜めに存在する実施形態を含んでいてよく、又は単に第１の機構が第２の機構よりも低い高さにあることを意味する。

本明細書を通じて、「ある実施形態」、「幾つかの実施形態」、又は「幾つかの例」に対する言及は、その実施形態又は例と共に記載される特定の機構、構造、材料、又は特徴が、本開示の少なくとも１つの実施形態又は例に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通じて、これら用語は、必ずしも本開示の同一の実施形態又は例を指すものではない。更に、特定の機構、構造、材料、又は特徴は、１以上の実施形態又は例において任意の好適な方法で組み合わせてもよい。

本開示の実施形態を図示及び説明してきたが、本開示の範囲から逸脱することなしに実施形態において変更、改変、代替、及び変形がなされ得ることが、当業者には理解されるであろう。

１００ 電池モジュール
１０ 上側カバー板
２０ 前側接着層
３０ 電池アレイ
３１ 電池
３１Ａ 第１の電池
３１Ｂ 第２の電池
３１１ 電池基板
３１２ 二次グリッド線
３１２Ａ 前側二次グリッド線
３１２Ｂ 裏側二次グリッド線
３１２３ 溶接部分
３１３ 裏側電界
３１４ 裏側電極
３２ 導電線
３２Ａ 前側導電線
３２Ｂ 裏側導電線
３２１ 金属線本体
３２２ 溶接層
３３ 短グリッド線
４０ 裏側接着層
５０ 下側カバー板

Claims (31)

1. 電池基板と、前記電池基板の前面上に設けられる二次グリッド線とを含む電池と；
   前記二次グリッド線に交差し且つ溶接される導電線とを含み、
   前記二次グリッド線の、前記導電線との溶接位置における幅は、その非溶接位置における幅よりも大きいことを特徴とする太陽電池ユニット。
2. 前記二次グリッド線の前記溶接部分における幅は、前記導電線の直径又は幅より大きい又は等しい請求項１に記載の太陽電池ユニット。
3. 前記導電線が、金属線によって構成される請求項１から２のいずれかに記載の太陽電池ユニット。
4. 前記金属線が、少なくとも、前記金属線が前記二次グリッド線に溶接される部分で、溶接層で被覆されており、前記導電線が、前記溶接層によって前記二次グリッド線に溶接される請求項３に記載の太陽電池ユニット。
5. 前記金属線が、銅線を含む請求項３に記載の太陽電池ユニット。
6. 前記二次グリッド線に溶接層が設けられ、前記導電線が、前記溶接層によって前記二次グリッド線に溶接される請求項１から２のいずれかに記載の太陽電池ユニット。
7. 前記二次グリッド線が、前記溶接位置で０．０８ｍｍ〜０．２４ｍｍの幅を有し、前記非溶接位置で０．０１５ｍｍ〜０．０３ｍｍの幅を有し；前記二次グリッド線の幅が、前記二次グリッド線の長手方向に直交する方向において最大のサイズである請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池ユニット。
8. 前記二次グリッド線が、前記溶接位置で０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍの高さを有し、前記非溶接位置で０．００５ｍｍ〜０．０１ｍｍの高さを有する請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池ユニット。
9. 前記金属線と前記電池との間の結合力が、０．１Ｎ〜０．８Ｎである請求項１から８のいずれかに記載の太陽電池ユニット。
10. 前記金属線と前記電池との間の結合力が、０．２Ｎ〜０．６Ｎである請求項９に記載の太陽電池ユニット。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の太陽電池ユニットである複数の太陽電池ユニットを含み、
    隣接する電池ユニットの電池が、前記導電線によって接続されることを特徴とする太陽電池アレイ。
12. 前記導電線が、金属線によって構成され、前記金属線が、第１の電池の表面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の表面との間を往復方向に延在する請求項１１に記載の太陽電池アレイ。
13. 前記金属線が、前記第１の電池の前面と前記第２の電池の裏面との間を往復方向に延在する請求項１２に記載の太陽電池アレイ。
14. 裏側電極が、前記電池基板の裏面上に設けられ、前記金属線が、前記第２の電池の前記裏側電極に溶接される請求項１３に記載の太陽電池アレイ。
15. 前記金属線が、前記第１の電池の前面と前記第２の電池の裏面との間を１０回〜６０回往復方向に延在する請求項１２に記載の太陽電池アレイ。
16. ２つの隣接する導電線間の距離が、２．５ｍｍ〜１５ｍｍである請求項１２に記載の太陽電池アレイ。
17. １本の金属線が存在する請求項１２に記載の太陽電池アレイ。
18. 前記２つの隣接する導電線が、Ｕ字形構造又はＶ字形構造を形成する請求項１２に記載の太陽電池アレイ。
19. 前記電池がｎ×ｍマトリクス形式（ｎは列を表し、ｍは行を表す）で配置され；
    電池のある行において、前記金属線が第１の電池の表面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の表面との間を往復方向に延在し；電池の２つの隣接する行において、前記金属線がａ番目の行における電池の表面と（ａ＋１）番目の行における電池の表面との間を往復方向に延在し、ｍ−１≧ａ≧１である請求項１０に記載の太陽電池アレイ。
20. 電池の２つの隣接する行において、前記金属線が前記ａ番目の行の端部における電池の表面と前記（ａ＋１）番目の行の端部における電池の表面との間を往復方向に延在し、前記ａ番目の行の前記端部及び前記（ａ＋１）番目の行の前記端部が、前記マトリクス形式の同じ側に位置する請求項１９に記載の太陽電池アレイ。
21. 電池のある行において、前記金属線が第１の電池の前面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の裏面との間を往復方向に延在し；
    電池の２つの隣接する行において、前記金属線が前記ａ番目の行の前記端部における前記電池の前面と前記（ａ＋１）番目の行の前記端部における前記電池の裏面との間を往復方向に延在して、前記電池の２つの隣接する行を直列に接続する請求項２０に記載の太陽電池アレイ。
22. ある行における隣接する電池間を往復方向に延在する１本の金属線が存在し；隣接する行における電池間を往復方向に延在する１本の金属線が存在する請求項１９から２１のいずれかに記載の太陽電池アレイ。
23. 前記金属線が溶接層で被覆されており、前記溶接層の厚みと前記金属線の直径との比が（０．０２〜０．５）：１である請求項１２から２２のいずれかに記載の太陽電池アレイ。
24. 前記溶接層が、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｐｂ、及びＺｎのうちの少なくとも１つとを含む請求項２３に記載の太陽電池アレイ。
25. 前記溶接層が、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｉｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｐｂ、及びＺｎのうちの少なくとも１つとを含む請求項２４に記載の太陽電池アレイ。
26. 前記溶接層が、１μｍ〜１００μｍの厚みを有する請求項２３に記載の太陽電池アレイ。
27. 前記金属線が、銅線を含む請求項１２に記載の太陽電池アレイ。
28. 順に重ねられた上側カバー板と、前側接着層と、電池アレイと、裏側接着層と、裏板とを含む太陽電池モジュールであって、前記電池アレイが請求項１１から２７のいずれかに記載の太陽電池アレイであることを特徴とする太陽電池モジュール。
29. 太陽電池モジュールを製造する方法であって、
    電池基板と、前記電池基板の前面上に設けられる二次グリッド線とを含む電池を提供することと；
    金属線により構成される導電線を前記二次グリッド線に溶接し、前記二次グリッド線の、前記導電線との溶接位置における幅が、その非溶接位置における幅よりも大きい太陽電池ユニットを得ることと；
    前記電池の前面が前側接着層に面し、その裏面が裏側接着層に面するように、上側カバー板、前記前側接着層、前記太陽電池ユニット、前記裏側接着層、及び裏板を順に重ねることと、
    前記重ねられた層を積層して太陽電池モジュールを得ることと
    を含むことを特徴とする方法。
30. 複数の電池が存在し、隣接する電池が前記導電線によって接続され、請求項１０から２４のいずれかに記載の電池アレイを形成する請求項２９に記載の方法。
31. 前記金属線が、前記電池の表面上を往復方向に延在する請求項２９に記載の方法。