JP2019080007A - 太陽電池モジュール、配線シートおよびその製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュール、配線シートおよびその製造方法 Download PDF

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柳民 鄒
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Abstract

【課題】太陽電池モジュールに用いられる配線シートの金属配線のパターンを簡略化し、容易に製造できるようにする。【解決手段】第１導電型電極１２および第２導電型電極１３を有する複数の太陽電池セル１０が配線２２によって電気的に接続され、配線２２はセル配列方向に交差する方向に並行する第１配線２２ａおよび第２配線２２ｂを含み、第１配線２２ａおよび第２配線２２ｂはそれぞれ複数の太陽電池セル１０に跨って配設される。第１配線２２ａは、一つの太陽電池セル１０の第１導電型電極１２およびこれに隣接する他の太陽電池セル１０の第２導電型電極１３に接続される。第２配線２２ｂは、前記一つの太陽電池セル１０の第２導電型電極１３および前記他の太陽電池セル１０の第１導電型電極１２に接続され、第２配線２２ｂと絶縁基材２１の両方を貫通する孔部２１ａによって電気的に分離されている。【選択図】図３

Description

本発明は裏面電極型の太陽電池モジュールに関し、特に複数の太陽電池セルの裏面電極を互いに接続する配線を有する配線シートおよびその製造方法に係る。
従来より、裏面側に電極が設けられた複数の太陽電池セルを、予め金属配線を形成した配線シート上に並べて実装する、という技術が知られている。例えば特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、矩形帯状の配線基板（配線シート）の長手方向に複数の太陽電池セルを並べて配設し、隣り合う太陽電池セル同士を電気的に直列に接続するようにしている。
そのために前記の配線基板上には、それぞれの太陽電池セルが実装される範囲において、各太陽電池セルの裏面のｐ型電極およびｎ型電極にそれぞれ対応するように、細帯状のｐ型用配線およびｎ型用配線が複数、並行して設けられている。すなわち、これらｐ型用配線およびｎ型用配線はそれぞれ配線基板の長手方向に延びるとともに、幅方向には交互に並んで設けられている。
また、隣り合う２つの太陽電池セルの間には、一方の太陽電池セルのｐ型用配線を集合させるとともに、他方の太陽電池セルのｎ型用配線も集合させて、両者を繋ぐ矩形状の接続用電極が設けられている。すなわち、前記一方の太陽電池セルに対応して、複数のｐ型用配線と接続用電極とからなる櫛状の配線パターンが形成されるとともに、前記他方の太陽電池セルに対応して、複数のｎ型用配線と接続用電極とからなる櫛状の配線パターンが形成され、これらが一体となって隣り合う２つの太陽電池セルに跨っている。
特開２０１２−９９５６９号公報
ところが、前記従来技術の配線シートでは、隣り合う２つの太陽電池セルに対応する櫛状の配線パターンが一体化されて、それら２つの太陽電池セルに跨る複雑な形状の金属配線を形成しなくてはならず、そのためにフォトリソグラフィーによる工程が必要であることから、配線シートに必要な生産プロセスタイムが長くなり、太陽電池モジュール全体の生産にかかる時間が長くなるという不都合があった。 また、エッチング工程やマスク除去工程等の処理工程において配線間の基材上にエッチング残りや導電性の異物などが残り、それを起因とする短絡欠陥が発生しやすいとの課題もあった。
本発明は、このような実状を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、太陽電池モジュールに用いられる配線シートの金属配線のパターンを簡略化し、生産性を高めることを可能にする太陽電池モジュール、配線シートおよびその製造方法を提供することにある。
前記の目的を達成するために本発明は、以下の太陽電池モジュール、配線シートおよびその製造方法を提供する。
（１）太陽電池モジュール
本発明は、半導体基板の一方の面に第１導電型電極および第２導電型電極を有する太陽電池セルと、絶縁基材上に設けられた配線を有する配線シートとを備え、所定のセル配列方向に沿って配設された第１の太陽電池セルおよび第２の太陽電池セルが前記配線によって電気的に接続されている太陽電池モジュールを対象とする。前記配線は、前記セル配列方向に沿って延びる帯状であって、前記セル配列方向に交差する方向に並行する第１配線および第２配線を含み、前記第１配線および第２配線がそれぞれ、前記第１の太陽電池セルおよび第２の太陽電池セルに跨って延びている。
前記第１配線は、前記第１の太陽電池セルの第１導電型電極および隣接する前記第２の太陽電池セルの第２導電型電極に接続され、前記第２配線は、前記第１の太陽電池セルの第２導電型電極および前記第２の太陽電池セルの第１導電型電極に接続された構成とし、その上で前記第２配線および前記絶縁基材の両方を貫通する孔部によって電気的に分離することとしている。
（２）配線シート
本発明は、絶縁基材上に設けられた配線上に、半導体基板の一方の面に第１導電型電極および第２導電型電極を有する第１の太陽電池セルおよび第２の太陽電池セルを所定のセル配列方向に並べて配列させて、電気的に接続するための配線シートを対象とする。前記配線は、前記セル配列方向に沿って延びる帯状であって、前記セル配列方向に交差する方向に並行する第１配線および第２配線を含み、前記第１配線および第２配線がそれぞれ、前記第１の太陽電池セルおよび第２の太陽電池セルが配設される領域に跨って延びている。
前記第１配線は、前記第１の太陽電池セルの第１導電型電極および隣接する前記第２の太陽電池セルの第２導電型電極に接続される位置に配され、前記第２配線は、前記第１の太陽電池セルの第２導電型電極および前記第２の太陽電池セルの第１導電型電極に接続される位置に配される構成とし、その上で前記第２配線および前記絶縁基材の両方を貫通する孔部によって電気的に分離することとしている。
（３）配線シートの製造方法
本発明は、半導体基板の一方の面に第１導電型電極および第２導電型電極を有する複数の太陽電池セルを絶縁基材上の配線によって電気的に接続するための配線シートの製造方法を対象とする。この製造方法として、前記配線を構成する複数の配線材を前記太陽電池セルが配設される方向に延伸させるとともに、前記複数の配線材を延伸させた方向に交差する方向に並行させて前記絶縁基材に配設する配設工程と、前記配線材および前記絶縁基材を除去して前記配線および前記絶縁基材の両方を貫通する孔部を形成する除去工程とを含む構成としている。
本発明の太陽電池モジュールによれば、配線シート上の配線パターンにおいて電気的に分離する箇所の基材および配線の両方を物理的に除去することで、確実な分離を行い、太陽電池モジュールの信頼性を向上させることができる。
また、本発明の太陽電池モジュールに用いられる配線シートの製造方法によれば、基材と配線とを張り合わせる工程および電気的に分離する箇所を除去する工程の２つの簡単な工程で配線パターンを形成でき、生産プロセスタイムを短くすることができる。
本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールをセル配列方向の断面において模式的に示す断面図である。 前記太陽電池モジュールを、セル配列方向に交差する方向の断面において模式的に示す断面図である。 前記太陽電池モジュールに用いられる太陽電池セルの裏面電極と、これが接続される配線シートの金属配線との位置関係を概略的に示す分解斜視図である。 前記太陽電池セルの断面図である。 前記太陽電池セルの裏面電極と、これが接続される配線シートの金属配線との位置関係を概略的に示す平面図である。 隣り合う前記太陽電池セルの間を拡大し、電極線が孔部によって分離されている様子を示す説明図である。 前記配線シートの製造方法について模式的に示し、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は側面図である。 本発明の実施形態２に係る太陽電池モジュールおよび配線シートを概略的に示す平面図である。 本発明の実施形態３に係る太陽電池モジュールおよび配線シートを概略的に示す平面図である。 本発明の実施形態４に係る太陽電池モジュールおよび配線シートを概略的に示す平面図である。 本発明の実施形態５に係る太陽電池モジュールおよび配線シートをそれぞれ概略的に示す平面図である。 本発明の実施形態６に係る太陽電池モジュールおよび配線シートを概略的に示す平面図である。 前記太陽電池セルの他の形態を模式的に示す平面図である。 前記太陽電池セルのさらに他の形態を模式的に示す平面図である。
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール、配線シートおよびその製造方法について図面を参照しつつ説明する。
（実施形態１）
図１〜図３は、本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュール１００の概略構成を示す断面図である。図示するように太陽電池モジュール１００は、互いに極性の異なる拡散層と電気的に接続された第１導電型電極および第２導電型電極が半導体基板の一方の面に設けられた裏面電極型（バックコンタクト型）の太陽電池セル１０と、絶縁基材上に配線を有する配線シート２０と、太陽電池セル１０および配線シート２０を固定する接着材３０と、透光性基板４０と、裏面保護材５０と、封止材６０とを備えている。
なお、図示はしないが、太陽電池モジュール１００の端辺に枠体が取りつけられる場合は、その枠体も含めて太陽電池モジュールと呼称する。第１導電型電極および第２導電型電極が設けられた半導体基板１１の一面が裏面１１ｂ（太陽電池セル１０の裏面）となされ、その反対側の一面が太陽光を受ける表面（受光面）１１ａとなされる。
太陽電池モジュール１００は概略的には、接着材３０によって互いに固定された太陽電池セル１０および配線シート２０が透光性基板４０と裏面保護材５０との間において、封止材６０によって封止された構成となっている。透光性基板４０はガラスや透明プラスチック等の透光性を有する材料を用いた板状部材であり、裏面保護材５０には耐候性を有する樹脂製のフィルムやシート部材が用いられる他、ガラスやプラスチック、金属等を含む板状部材を用いることもできる。
図１に示すように本実施形態の太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池セル１０が所定のＸ方向（図１の左右方向であり、以下ではセル配列方向と呼ぶ）に並んで配線シート２０上に配設されている。
なお、説明の便宜上、図１には、セル配列方向Ｘに並んだ３個の太陽電池セル１０のみを示しているが、通常の太陽電池モジュールでは所望の発電性能を満たす任意の数の太陽電池セルがセル配列方向Ｘに並んで設けられている。同様に、図２には、１個の太陽電池セル１０のみを示しているが、これも通常は２個以上の太陽電池セルが並んで設けられている。
以下、本実施形態においては、裏面電極型の太陽電池セル１０として、裏面接合型の太陽電池セルを採用した場合を一例として説明する。例えば図４に示すように、裏面接合型の太陽電池セル１０はｎ型またはｐ型のいずれかの導電型を有する半導体基板１１の裏面１１ｂ側にｎ型不純物拡散領域１５およびｐ型不純物拡散領域１６が任意の間隔をあけて配置される。半導体基板１１としては例えば単結晶や多結晶のシリコンからなる基板を用いることができる。ｎ型不純物拡散領域１５はｎ型不純物（ドナー）を含んでおりｎ型の導電型を示す。ｎ型不純物としては例えばリンやヒ素などの５価元素が用いられる。ｐ型不純物拡散領域１６はｐ型不純物（アクセプタ）を含んでおりｐ型の導電型を示す。ｐ型不純物としては例えばホウ素やアルミニウムなどの３価元素が用いられる。
図３に示すように太陽電池セル１０は、半導体基板１１の裏面１１ｂに、複数の第１導電型電極１２および第２導電型電極１３がそれぞれ、相対する二つの辺の方向に延びる帯状に設けられている。
ここで、第１導電型電極１２と第２導電型電極１３は互いに導電型の異なる不純物拡散領域に電気的に接続されている、互いに極性の異なる電極であって、例えば第１導電型がｐ型またはｎ型のどちらであっても構わないが、本実施形態においては第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明する。よって、以下、第１導電型電極１２はｎ電極１２、第２導電型電極１３はｐ電極１３とも呼称する。
ｎ電極（第１導電型電極）１２はｎ型不純物拡散領域１５に接触して電気的に接続され、ｐ電極（第２導電型電極）１３はｐ型不純物拡散領域１６に接触して電気的に接続されている。これらのｎ電極１２およびｐ電極１３は任意の間隔を空けて交互に配設されている。
ｎ電極１２およびｐ電極１３は、例えば銀やアルミニウム等の金属材料を含む導電性材料で形成される。それぞれの電極は太陽電池セル１０の裏面に略帯状の形状で、所定の方向に沿って直線状に延びている。なお、電極形状は帯状に限定されるものではなく、同じ導電型に対応する電極が所定の方向に沿って並んでいれば、複数の矩形状の電極に分かれていたり、ポイント状の電極を複数並べたものであってもよい。また各電極の輪郭の一部が凹凸形状、傾斜形状や曲線状になっていたり、電極内の一部が開口された抜きパターンとなっていても構わない。また、同じ導電型に対応する電極である電極１２同士またはｐ電極１３ｎ同士であれば、互いに繋がっていても構わない。後述する配線シート２０上の配線に対し、一つの太陽電池セル１０の半導体基板１１の裏面１１ｂのｎ電極１２およびｐ電極１３が同じ配線に電気的に接続されるようなことがなく、互いに絶縁されていればよい。
なお、説明の便宜上、各図には一例として模式的に計１１本のｎ電極１２およびｐ電極１３がその長手方向と交差する方向に交互に並んだ形態を示しているが、実際の電極の数は任意に変更することができる。また、ｎ電極１２とｐ電極１３とは必ずしも交互に並ぶ必要はなく、これらは太陽電池セル１０や配線シート２０の設計に応じて適宜変更することができる。
図４に示すように、太陽電池セル１０は半導体基板１１の表面１１ａに、例えばテクスチャ構造などの凹凸構造が光反射を抑制する反射防止構造として形成され、さらにその凹凸構造の上に光反射を抑制する物性を有する反射防止膜１７が設けられていてもよい。
また、太陽電池セル１０の半導体基板１１の裏面１１ｂには、パッシベーション膜（界面不活性化膜）１８が形成されていてもよい。パッシベーション膜１８によって半導体基板１１の裏面１１ｂの欠陥が保護され、欠陥によるキャリアの再結合が抑制され、発電性能が向上する。パッシベーション膜１８にはｎ型不純物拡散領域１５およびｐ型不純物拡散領域１６に通じる開口部（コンタクトホール）が設けられ、開口部上にｎ電極１２およびｐ電極１３が、ｎ型不純物拡散領域１５およびｐ型不純物拡散領域１６にそれぞれ接触して電気的に接続される。
なお、本発明に用いることのできる、裏面電極型の太陽電池セルとしては、上述したようなｎ型不純物拡散領域１５およびｐ型不純物拡散領域１６の両方が半導体基板１１の裏面１１ｂ側に形成されてｐｎ接合を形成し、表面（受光面）１１ａ側には電極を有しない裏面接合型太陽電池セルの他、ｎ型不純物拡散領域とｐ型不純物拡散領域とが受光面側と裏面側に別々に形成され、受光面側の第１導電型電極の一部が半導体基板を貫通して裏面側にまで延長され、裏面側で第１導電型電極および第２導電型電極が配線と接続されるＭＷＴ（メタルラップスルー）や、受光面側の不純物拡散領域の一部が基板を貫通して裏面側に到達させることで裏面に第１導電型電極と第２導電型電極の両方を設けるＥＷＴ（エミッタラップスルー）と呼ばれる形式の太陽電池を採用することもできる。すなわち本発明は、半導体基板の裏面側に、互いに異なる極性の電極が設けられた構造の太陽電池セルに適用することができる。
−配線シート−
図１〜図５に示すように、配線シート２０の基材２１上には配線２２が形成されており、前述の如くセル配列方向Ｘ（図３においては左奥から右手前にかけての方向、図５においては左右方向）に並ぶ複数の太陽電池セル１０のｎ電極１２およびｐ電極１３を、配線２２によって電気的に直列に接続するようになっている。
基材２１としては、例えばポリエステル、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートやポリイミドなどの絶縁性の樹脂からなる基板が用いられる。また、配線２２としては、銅を主材とする帯状導線（リボン線）や平角線、銅箔線などを用いることができるが、配線の材料や構造はこれに限定されるものではなく、材料としては、銅、金、銀、アルミニウムやニッケル等の導電性の高い金属、それらを含む合金や複数種類積層したもの、構造としては通常のリード線や、ペースト状の電極材料をインクジェット等で基材上に直接塗布して形成した平面パターンやワイヤ状パターンの配線であってもよい。
本実施形態では、基材２１の表面に複数の第１配線２２ａおよび第２配線２２ｂを接着材２３によって貼り付けて、以下に説明するような配線パターンを形成している。この結果、図２の下側に示すように個々の第１配線２２ａは、基材２１上に形成された接着材２３に部分的に埋もれて、その下面だけでなく、両側面の一部が接着材２３に接している。これは第２配線２２ｂについても同様である。
なお、説明の便宜上、本実施形態においては、第１配線２２ａと第２配線２２ｂとが交互に並んで４列並列した構成の配線２２を示しているが、配線２２の本数は太陽電池セル１０のｎ電極１２およびｐ電極１３の形状や大きさ、それらとの接続の仕方に応じて、任意の本数を選択することができる。また、図３には太陽電池セル１０の一枚を配線シート２０から取り外して、そのｎ電極１２およびｐ電極１３と、これに接続される配線シート２０の配線２２との位置関係を概略的に示しており、図５には配線シート２０をその表面の側（図１の図中上方）から透視して示している。
図３および図５に示すように、配線シート２０の配線２２は、セル配列方向Ｘに延びる複数の細帯状の第１配線２２ａおよび第２配線２２ｂは、セル配列方向Ｘに交差する方向（図５における上下方向であり、以下では当該方向を直交方向Ｙと呼ぶ）に並行して設けられたパターンになっている。第１配線２２ａは、セル配列方向Ｘに隣り合う２つの太陽電池セル１０に跨って延びて、それら２つの太陽電池セル１０を接続している。なお、第１配線２２ａおよび第２配線２２ｂは、直線上に沿って延びていれば完全に帯状である必要はなく、部分的に屈曲したり、幅を変化させたり等の多少の形状変更は可能である。
図３および図５に示したように、本実施形態ではそれぞれの太陽電池セル１０は、ｎ電極１２およびｐ電極１３の延びる方向を配線シート２０の直交方向Ｙに向けて配設される。これに対して配線シート２０の配線２２は、第１配線２２ａおよび第２配線２２ｂがセル配列方向Ｘに延びるパターンであるので、太陽電池セル１０のｎ電極１２およびｐ電極１３とは交差（概ね直交）することになる。
図５に示される隣り合う２つの太陽電池セル１０に跨る第１配線２２ａのうち、セル配列方向Ｘの一側（図５の図中左側）の部分は、Ａｇペーストや半田などの接合材料１４によって、図中左側の太陽電池セル１０のｐ電極１３と接続される。また、第１配線２２ａのうち、セル配列方向Ｘの他側（図５の図中右側）の部分が同様の接合材料１４によって、図中中央の太陽電池セル１０のｎ電極１２と接続される。
言い換えると、例えば図５における左右の中央の範囲Ｃに配置される第１の太陽電池セル１０（図５には太陽電池セル１０は示さず、その配設範囲Ｃを示している）においては、第１配線２２ａ（例えば図５の配線２２における上から２番目のもの）が、第１の太陽電池セル１０のｎ電極１２をセル配列方向Ｘの一側（左側）に隣り合う第２の太陽電池セル１０のｐ電極１３に接続し、第２配線２２ｂ（図５の配線２２における上から３番目のもの）は、太陽電池セル１０のｐ電極１３をセル配列方向Ｘの他側（右側）に隣り合う第３の太陽電池セル１０のｎ電極１２に接続する。
こうして配線シート２０の配線２２（第１配線２２ａおよび第２配線２２ｂ）によって、セル配列方向に隣り合う太陽電池セル１０裏面の極性の異なる電極同士が接続され、これがセル配列方向Ｘに繰り返されることによって、複数の太陽電池セル１０が電気的に直列に接続される。なお、接合材料１４の設けられていない部位では、太陽電池セル１０のｎ電極１２およびｐ電極１３と配線シート２０の配線２２とが交差していても、接着材３０が間に存在することによって電気的な絶縁が保たれている。
なお、電気的な絶縁を保つのは接着材３０でなくともよく、電極と配線とを接続しない箇所において電極と配線との間に絶縁性の被覆部材が配置されていてもよい。その被覆部材は電極または配線のいずれか一方を覆うものであればよい。また、そのような被覆部材を用いて、電極と配線とが十分に密着した状態で接着材３０で太陽電池セル１０と配線シート２０とを固定することができれば、接合材料１４を省略してもよい。また、逆に接合材料１４のみで十分な固定強度を確保することができるのであれば、接着材３０を省略してもよい。
ここで、図５において、第１の太陽電池セルの第２配線２２ｂと第２の太陽電池セルの第２配線２２ｂとの間には、基材２１と第２配線２２ｂとを貫通する矩形状の孔部２１ａが設けられている。すなわち、以下に説明するように本実施形態では、基材２１および第２配線２２ｂを一緒に除去して孔部２１ａが形成されており、この孔部２１ａの周縁部上に分離された第２配線２２ｂの端縁部が位置している。
言い換えると、第１の太陽電池セルのｐ電極１３に接続される第２配線２２ｂと、第２の太陽電池セルのｎ電極１２に接続される第２配線２２ｂとが、セル配列方向Ｘに沿った直線上に並んで配置されており、それらの間が、基材２１と第２配線２２ｂとを連通する孔部２１ａによって分離されている。
さらに、図５において、第１の太陽電池セルの第１配線２２ａと第３の太陽電池セルの第１配線２２ａとの間にも同様に、基材２１と第１配線２２ａとを貫通する矩形状の孔部２１ａが設けられている。すなわち、第１の太陽電池セルのｎ電極１２に接続される第１配線２２ａと、第３の太陽電池セルのｐ電極１３に接続される第１配線２２ａとがセル配列方向Ｘに沿った直線上に並んで配置されており、それらの間が、基材２１と第１配線２２ａとを連通する孔部２１ａによって分離されている。
図６に拡大して示すように、孔部２１ａの直交方向Ｙの長さＬ１が第２配線２２ｂの幅Ｌ２（直交方向Ｙの長さ）よりも長く設定されており、より確実に配線２２同士を分離することができる。
また、図６に示すように、本実施形態において孔部２１ａは、配線シート２０において太陽電池セル１０の配設される範囲（配設範囲Ｃ）の外のみに設けられている。これによって、孔部２１ａを形成する際に位置ずれなどが生じて、例えば第２配線２２ｂの端部が図６の矢符Ｘ方向の反対側（図中左側）にずれたとしても該左側の第２太陽電池セル１０のｎ電極１２との接続点との間には十分な距離があるので、接続に問題が生じる心配は少ない。つまり、孔部２１ａに対して、太陽電池セル１０を配線シート２０上に配置するときの位置合わせを厳密に行わずに済み、位置ずれに伴う不良の発生や、太陽電池セルの１０の置き直しなどを抑制することができる。
さらに、本実施形態の孔部２１ａは、太陽電池セル１０が配設される範囲外に設けられてもよい。すなわち、孔部２１ａは配列方向Ｘの長さＬ３が隣接する太陽電池セル１０の間の間隔よりも小さくなっている。これにより、前記のように孔部２１ａが太陽電池セル１０の配設範囲Ｃには侵入せず、その範囲外に設けられていても、セル配列方向Ｘに並ぶ太陽電池セル１０同士の間隔をいたずらに大きくする必要がなくなる。よって、太陽電池モジュール１００の面積を大きくすることがなく、太陽電池セル１０の設置面積、すなわち受光面積を確保することができ、面積当たりの発電効率を向上させることができる。
複数の太陽電池セル１０が配設された配線シート２０を挟んで封止材６０が太陽電池セル１０の受光面上と配線シート２０の裏面上にそれぞれ重ねられ、受光面側の封止材６０の上にはさらに透光性基板４０が、裏面側の封止材６０の上にはさらに裏面保護材５０が重ねられる。なお、封止材６０としてはエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。
上述のように重ねた状態で加熱することで、熱可塑性樹脂である封止材６０が一旦軟化し、その後冷却されて封止材６０が硬化する。これにより、図１に示すように、透光性基板４０、太陽電池セル１０、配線シート２０、および裏面保護材５０が一体となった太陽電池モジュール１００となされる。
ここで、配線シート２０に形成された孔部２１ａに対し、加熱した際に軟化した封止材６０の一部が入り込み、受光面側と裏面側の封止材６０が孔部２１ａを通して上下で繋がって固定される。封止材６０に用いられる熱可塑性樹脂は、配線２２に用いられる銅等の金属との接着性があまり高くなく、熱や物理的な力に起因した太陽電池モジュール１００にかかる負荷によって封止材６０と配線２２との界面から剥離が生じて隙間ができやすい。このような隙間には水分等が侵入して、腐食や短絡等の不良が発生するおそれがある。
本実施形態のように、孔部２１ａを通じて受光面側と裏面側の封止材６０同士が接着されていることで、密着性が高められ、封止材６０と配線２２との界面からの剥離を抑制することができ、太陽電池モジュール１００の耐久性や信頼性を向上させる効果を奏する。
−配線シートの製造方法−
次に、上述した太陽電池モジュール１００に用いられる配線シート２０の製造方法の一例を説明する。本実施形態では従来一般的なフォトリソグラフィーによらず、配線シート２０に配線パターンを形成するようにしている。そのため、まず、配線２２となる銅箔線（線材）を配線シート２０の基材２１上に配設する（線材配設工程）。
この銅箔線は、例えば銅製の金属ワイヤを圧延して平角線状に加工したものであるが、圧延をすることなく最初から帯状に形成されたリボン線を使用してもよいし、ワイヤ形状のまま基材２１上に配設して配線２２としてもよく、また、幅の広い銅箔線を並行方向にスライスして複数の帯状の配線としてもよい。以下、本実施形態においては、最初から帯状に形成されたリボン線を複数並行させて基材２１上に張り合わせる場合を一例として説明する。
図７（ａ）および図７（ｂ）に模式的に示すように、予め熱可塑性の接着材層が形成された基材２１と、決められた幅に加工された複数の配線（銅箔線）２２とが、個別にロール３１、３２に巻かれている。これらの基材２１と配線２２とは、各ロール３１、３２から繰り出され、加熱された一対の加圧ローラ３３の間を重なり合った状態で通過する。配線２２は複数条の溝を有するガイド３４を通過することで、決められた間隔で加圧ローラ３３に通される。
基材２１上には加熱により溶融する接着材２３が予め塗布されて接着材層が設けられており、接着材は加圧ローラ３３の間を通過する際に溶融する。その後、温度が低下することで接着材は硬化し、複数の配線２２が基材２１上に貼り合わされる。
これにより図２に示したように、基板２１と配線２２（２２ａ）との間に接着材２３が設けられる。この接着材２３に配線２２（図２では第１配線２２ａ）が部分的に埋もれた状態となり、配線２２の側面の少なくとも一部が、接着材２３に接着された状態となる。配線２２の側面が接着材２３に接着されていることで、配線２２の配線シート２０に対する固定強度を高めることができる。
なお、ここでは固化した熱可塑性の接着材２３を加熱により溶融させることで配線（銅箔線）２２を貼り合わせる例を説明したが、接着材２３はこれに限定されるものではなく、両面テープのように温度に依らず常時粘着性を有する接着材を用いて加熱せずに貼り合わせても良い。この場合、粘着性の接着材上には、保護フィルムが設けられ、加圧ローラ３３を通過させる前に保護フィルムを接着材から剥離し回収するようにすればよい。
このようにして基材２１の長手方向（すなわちセル配列方向）に連続的に延び、かつ互いに所定の間隔を空けて複数の銅箔線が貼り付けられた配線シート２０の中間製品が得られる。そこで、この中間製品を太陽電池モジュール１００の大きさに対応する所定の長さに裁断する際に、図示しない金型によって所定箇所で基材２１および銅箔線を打ち抜くことにより、孔部２１ａを形成する（除去工程）。
なお、孔部２１ａを形成する方法として、配線２２を配線シート２０の基材２１上に配設して張り合わせた後に金型によって打ち抜く方法を例示しているが、孔部２１ａを形成する方法はこれに限定されず、例えばレーザ加工で基材２１と配線２２を除去して任意の形状で孔部２１ａを形成するようにしてもよいし、カッターを用いて基材２１と配線２２の両方を切除し孔部２１ａを形成してもよい。
このように製造した配線シート２０上または太陽電池セル１０の裏面上に接着材３０を塗布した後、図３に示すように複数の太陽電池セル１０を並べて張り合わせ、その後、透光性基板４０と裏面保護材５０との間で封止材６０によって封止して、図１および図２に示すような太陽電池モジュール１００を作製することができる。なお、そのようにして太陽電池モジュール１００を製造する方法については周知であるから、その説明は省略する。
以上、説明したように本実施形態の太陽電池モジュール１００によれば、配線シート２０のセル配列方向Ｘに延びる複数の配線２２が、直交方向Ｙに並行して設けられており、この直交方向Ｙにおいて交互に、太陽電池セル１０をセル配列方向Ｘの一側または他側に隣り合う別の太陽電池セル１０に接続している。これらの配線２２は、隣り合う太陽電池セル１０の極性の異なる電極に接続されることで、セル配列方向Ｘに並ぶ複数の太陽電池セル１０を電気的に直列に接続できる。
複数の配線２２がそれぞれ、セル配列方向Ｘに隣り合う２つの太陽電池セル１０に跨って配設され、これらを接続するというシンプルな配線パターンである上に、そうしてセル配列方向Ｘに隣り合う２つの配線２２同士で配線パターン上電気的に分離される箇所については、基材２１と配線２２との両方を貫通する孔部２１ａによって分離されている。そして、この孔部２１ａを形成するには、上述したように基材２１と配線２２とを物理的に除去するだけでよい。
つまり、配線シート２０の基材２１上に前記のようなパターンの配線２２を形成するために、孔部２１ａに相当する部位を除去すればよく、従来配線パターンの形成に用いられるフォトリソグラフィーを行う際に必要とされる、配線パターンのマスキング工程、露光・現像・エッチング工程およびマスク剥離工程の複数の工程を前述の除去工程の１工程で置き換えることができ、配線シートの製造に必要なプロセスタイムや生産に要するエネルギーを削減することができる。それによって結果的に配線シートのコストを削減することができる。特に、現像・エッチング工程やマスク剥離工程は薬液処理を必要とする場合も多く、それらの工程をなくすことで環境負荷も低減できる。
（実施形態２）
本発明の他の実施形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図８は実施形態２に係る太陽電池モジュール１００および配線シート２０を示す説明図である。図示するように、この実施形態に係る配線シート２０では、セル配列方向Ｘに隣り合う２つの第２配線２２ｂ同士を分離する孔部２１ａの周縁部が、基材２１上に太陽電池セル１０が配設される範囲Ｃの境界上に位置している。
すなわち、実施形態２においても孔部２１ａは、前記実施形態１と同様にセル配列方向Ｘに比べて直交方向Ｙに長い矩形状とされ、その直交方向Ｙの長さが第１配線２２ａおよび第２配線２２ｂの幅よりも長くなっている。そして、孔部２１ａのセル配列方向Ｘの長さは、概ね太陽電池セル１０の配設範囲Ｃの間隔と同じに設定され、セル配列方向Ｘの一側および他側の両側の周縁部が太陽電池セル１０の配設範囲Ｃの境界上に位置している。
このように基材２１の孔部２１ａの周縁部を太陽電池セル１０の配設範囲Ｃの境界上に位置づければ、図３を参照して上述したように配線シート２０上に複数の太陽電池セル１０を並べて張り合わせるときに、それぞれの太陽電池セル１０の位置がその配設範囲Ｃからずれていると、この太陽電池セル１０の周縁部が孔部２１ａの一部を覆うようになり、目視でずれているか否か容易に確認することができる。
（実施形態３）
図９は、実施形態３に係る太陽電池モジュール１００および配線シート２０を示す説明図である。図示するように、この実施形態に係る配線シート２０では、孔部２１ａの一部が、太陽電池セル１０の配設範囲Ｃ内に設けられている。すなわち、この実施形態３においても孔部２１ａは、前記実施形態１、２と同じくその平面形状がセル配列方向Ｘに比べて直交方向Ｙに長い矩形状とされ、その直交方向Ｙの長さが第２配線２２ｂの幅よりも長くなっている。
但し、孔部２１ａのセル配列方向Ｘの長さは、実施形態１、２とは異なり、太陽電池セル１０の配設範囲Ｃの間隔よりも長くなっており、セル配列方向Ｘの一側または他側のいずれか一方（図９の図中左側）においては、孔部２１ａの周縁部が配設範囲Ｃの境界上に位置するものの、他方（図９の図中右側）においては境界を越えて当該範囲Ｃ内に侵入している。この配置が可能であるのは、右側の太陽電池セル１０においては、孔部２１ａに最も近い電極がｎ電極１２で第２配線２２ｂには接続されないからである。このように、孔部２１ａの形成位置に近接する電極と配線との接続点がないのであれば、このように孔部２１ａをセル配列方向Ｘに大きくすれば、これを打ち抜くための金型をあまり小さくしなくても済むので、金型自体の耐久性の確保に有利になる。
（実施形態４）
図１０は、実施形態４に係る太陽電池モジュール１００および配線シート２０を示す説明図である。この実施形態に係る配線シート２０では、孔部２１ａの一部が、セル配列方向Ｘの一側および他側の両方において、太陽電池セル１０の配設範囲Ｃ内に設けられている。すなわち、この実施形態４においても孔部２１ａは、前記実施形態１、２と同じくその輪郭がセル配列方向Ｘに比べて直交方向Ｙに長い矩形状とされており、その直交方向Ｙの長さが第２配線２２ｂの幅よりも長くなっている。
また、孔部２１ａのセル配列方向Ｘの長さは、前記実施形態３と同様に太陽電池セル１０の配設範囲Ｃの間隔よりも長くなっており、図１０に示すように、セル配列方向Ｘの一側および他側の両方において、孔部２１ａの周縁部が配設範囲Ｃの境界を越えて当該範囲Ｃ内に侵入している。太陽電池セル１０の電極が孔部２１ａに近接する半導体基板１１の端辺から一定の距離を有して形成されており、位置ずれを考慮した上で電極と配線との接続点の位置まで、孔部２１ａが明らかに至らないのであれば、このように孔部２１ａをセル配列方向Ｘにさらに大きくして、位置ずれに対する許容度を更に向上させることができる。また、これを打ち抜くための金型の耐久性を確保する上でさらに有利になる。
（実施形態５）
図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、実施形態５に係る太陽電池モジュール１００および配線シート２０を示す説明図である。この実施形態に係る配線シート２０では、例えば図１１（ａ）に示すように孔部２１ａの形状が長円形状とされている。また、図示はしないが孔部２１ａの形状は楕円形状とされてもよい。これらの場合も、孔部２１ａの幅が配線２２（例えば第２配線２２ｂ）の幅よりも長いことが好ましい。
また、図１１（ｂ）に示すように、孔部２１ａの形状は２つの円を繋ぎ合わせたような形状とされてもよいし、図１１（ｃ）に示すように円形状とされてもよい。このように孔部２１ａの輪郭が曲線や直線を含む連続線であって、角となる部分を有しないようにすることで、基材２１に角を起点としたクラックが生じ難いという利点がある。
また、図１１（ｄ）に示すように、孔部２１ａの形状は２つの楔形を繋ぎ合わせたような形状とされてもよい。この場合、孔部２１ａによって分離された配線２２の角が全て９０°より大きくなり、鋭角な部分が形成されないので、角部から配線２２の剥離することを抑制することができる。
（実施形態６）
図１２は、実施形態６に係る太陽電池モジュール１００を部分的に示す平面図である。前記実施形態１等では、複数の電極１２、１３が配線シート２０の長手方向と交差する方向に並べられてなる構成であったが、この実施形態に係る太陽電池モジュール１００では、電極１２、１３が、配線シート２０上の各配線２２（第１配線２２ａおよび第２配線２２ｂ）と平行となるセル配線方向Ｘに延びるようにそれぞれ配設されている。
このように、電極１２、１３の延びる方向と、配線シート２０上の配線２２の延びる方向とが同じである場合、電極１２、１３の形状によっては、極性の異なる配線２２と電極１２、１３とが交差することがない。そのため、絶縁するための接着材３０の使用量を低減化したり、導電性接着材で十分な固定強度が確保できれば接着材３０の使用自体を取りやめたりすることもできる。
なお、本発明において、太陽電池セル１０は、半導体基板１１の裏面１１ｂに、複数の帯状の電極１２、１３が平行に配設される前述した構成であるに限らず、配線２２に接続可能な形態であれば他のどのような形態により構成されてもよい。例えば、図１３に示すように、ｎ電極１２およびｐ電極１３がそれぞれ櫛形状に形成されており、櫛形状のｎ電極１２の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ電極１３の櫛歯に相当する部分とが１本ずつ交互にかみ合わさるようにｎ電極１２およびｐ電極が配設された構成であってもよい。
また、図１４に示すように、ｎ電極１２およびｐ電極１３がそれぞれ点状に形成されて、図中上下方向に間隔をおいて並ぶ点状のｎ電極１２の列とｐ電極１２の列とが、１列ずつ交互に配設された構成であってもよい。
（まとめ）
本発明に係る太陽電池モジュール（１００）は、半導体基板（１１）の一方の面に第１導電型電極（１２）および第２導電型電極（１３）を有する太陽電池セル（１０）と、基材（２１）上に設けられた配線（２２）を有する配線シート（２０）とを備え、所定のセル配列方向（Ｘ）に沿って配設された第１の太陽電池セルおよび第２の太陽電池セルが前記配線によって電気的に接続されているものであって、前記配線は、前記セル配列方向に沿って延びる帯状であって、前記セル配列方向に交差する方向（Ｙ）に並行する第１配線（２２ａ）および第２配線（２２ｂ）を含む。
そして、前記第１配線および第２配線がそれぞれ、前記第１の太陽電池セルおよび第２の太陽電池セルに跨って延びていて、前記第１配線は、前記第１の太陽電池セルの第１導電型電極および隣接する前記第２の太陽電池セルの第２導電型電極に接続され、前記第２配線は、前記第１の太陽電池セルの第２導電型電極および前記第２の太陽電池セルの第１導電型電極に接続され、かつ前記第２配線および前記絶縁基材の両方を貫通する孔部（２１ａ）によって電気的にしたものである。
このような構造により、まず、配線シートのセル配列方向に延びる複数の配線が、隣り合う２つの太陽電池セルに跨って延びて、これらを接続している。詳しくは配線は、セル配列方向に交差する方向に並行して設けられ、この方向において交互に、太陽電池セルをセル配列方向の一側または他側に隣り合う別の太陽電池セルに接続しており、このことで、セル配列方向に並ぶ複数の太陽電池セルを電気的に直列に接続することができる。
また、セル配列方向に隣り合う２つの配線同士は孔部によって分離されており、この孔部を形成するには例えば金型で打ち抜くなどこれらを除去するだけでよい。つまり、配線シートの基材上に形成される配線が、複数の配線をそれぞれセル配列方向に隣り合う２つの太陽電池セルに跨って配設し、これらを接続するという配線パターンであり、フォトリソグラフィーによる工程が必要とされない。
本発明に係る配線シート（２０）は、前記のような太陽電池モジュール（１００）に用いられる配線シートであって、前記配線は、前記セル配列方向に沿って延びる帯状であって、前記セル配列方向に交差する方向（Ｙ）に並行する第１配線（２２ａ）および第２配線（２２ｂ）を含む。
そして、前記第１配線および第２配線がそれぞれ、前記第１の太陽電池セルおよび前記第２の太陽電池セルの配設される領域に跨って延びていて、前記第１配線は、前記第１の太陽電池セルの第１導電型電極および隣接する前記第２の太陽電池セルの第２導電型電極に接続される位置に配され、前記第２配線は、前記第１の太陽電池セルの第２導電型電極および前記第２の太陽電池セルの第１導電型電極に接続される位置に配され、かつ前記第２配線および前記絶縁基材の両方を貫通する孔部（２１ａ）によって電気的にしたものである。
さらに本発明に係る配線シートの製造方法は、半導体基板の一方の面に第１導電型電極および第２導電型電極を有する複数の太陽電池セルを絶縁基材上の配線によって電気的に接続するための配線シートの製造方法であって、前記配線を構成する複数の配線材を前記太陽電池セルが配設される方向に延伸させるとともに、前記複数の配線材を延伸させた方向に交差する方向に並行させて前記絶縁基材に配設する配設工程と、前記配線材および前記絶縁基材を除去して前記配線および前記絶縁基材の両方を貫通する孔部を形成する除去工程とを含むものである。
前記各実施形態の係る配線シート２０では、配線２２を構成する第２配線２２ｂを分離するために、基材２１に矩形状の孔部２１ａを形成しているが、これに限られず、例えば図１１（ａ）に示したように長円形状としてもよいし、図示はしないが楕円形状としてもよい。この場合も孔部２１ａの平面形状は、例えばセル配列方向Ｘに比べて直交方向Ｙに長く、この直交方向Ｙの長さが第２配線２２ｂの幅よりも長いことが好ましい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
１００ 太陽電池モジュール
１０ 太陽電池セル
１１ 半導体基板
１２ 第１導電型電極（ｎ電極）
１３ 第２導電型電極（ｐ電極）
２０ 配線シート
２１ 基材（絶縁基材）
２１ａ 孔部
２２ 配線
２２ａ 第１配線
２２ｂ 第２配線
２３ 接着材
３０ 接着材
４０ 透光性基板
５０ 裏面保護材
６０ 封止材
Ｘ セル配列方向
Ｙ 直交方向（前記セル配列方向に交差する方向）

Claims (10)

  1. 半導体基板の一方の面に第１導電型電極および第２導電型電極を有する太陽電池セルと、絶縁基材上に設けられた配線を有する配線シートとを備え、所定のセル配列方向に沿って配設された第１の太陽電池セルおよび第２の太陽電池セルが前記配線によって電気的に接続されている太陽電池モジュールであって、
    前記配線は、前記セル配列方向に沿って延びる帯状であって、前記セル配列方向に交差する方向に並行する第１配線および第２配線を含み、
    前記第１配線および第２配線がそれぞれ、前記第１の太陽電池セルおよび第２の太陽電池セルに跨って延びていて、
    前記第１配線は、前記第１の太陽電池セルの第１導電型電極および隣接する前記第２の太陽電池セルの第２導電型電極に接続され、
    前記第２配線は、前記第１の太陽電池セルの第２導電型電極および前記第２の太陽電池セルの第１導電型電極に接続され、かつ前記第２配線および前記絶縁基材の両方を貫通する孔部によって電気的に分離されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
    前記第１の太陽電池セルを挟んだ前記第２の太陽電池セルの反対側で前記第１の太陽電池セルと隣接する第３の太陽電池セルを備え、
    前記第２配線は、前記第１の太陽電池セルの第２導電型電極および前記第３の太陽電池セルの第１導電型電極に接続され、
    前記第１配線は、前記第１の太陽電池セルの第１導電型電極および前記第３の太陽電池セルの第２導電型電極に接続され、かつ前記第１配線および前記絶縁基材の両方を貫通する孔部によって電気的に分離されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  3. 請求項１または２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
    前記太陽電池セルおよび前記配線シートを挟んで配置された封止材と、前記太陽電池セル側の封止材上に配された透光性基板と、前記配線シート側の封止材上に配された裏面保護材とを有し、前記封止材の一部が前記孔部に侵入していることを特徴とする太陽電池モジュール。
  4. 絶縁基材上に設けられた配線上に、半導体基板の一方の面に第１導電型電極および第２導電型電極を有する第１の太陽電池セルおよび第２の太陽電池セルを所定のセル配列方向に並べて配列させて、電気的に接続するための配線シートであって、
    前記配線は、前記セル配列方向に沿って延びる帯状であって、前記セル配列方向に交差する方向に並行する第１配線および第２配線を含み、
    前記第１配線および第２配線がそれぞれ、前記セル配列方向に沿って前記第１の太陽電池セルおよび前記第２の太陽電池セルが配設される領域に跨って延びていて、
    前記第１配線は、前記第１の太陽電池セルの第１導電型電極および隣接する前記第２の太陽電池セルの第２導電型電極に接続される位置に配され、
    前記第２配線は、前記第１の太陽電池セルの第２導電型電極および前記第２の太陽電池セルの第１導電型電極に接続される位置に配され、かつ前記第２配線および前記絶縁基材の両方を貫通する孔部によって分離されていることを特徴とする配線シート。
  5. 請求項４に記載の配線シートにおいて、
    前記配線は前記絶縁基材上に接着されて、前記配線の側面の少なくとも一部が接着材で接着されていることを特徴とする配線シート。
  6. 請求項４または５のいずれかに記載の配線シートにおいて、
    前記孔部の幅は、前記配線の幅よりも長いことを特徴とする配線シート。
  7. 請求項４〜６のいずれか１つに記載の配線シートにおいて、
    前記孔部の平面形状の輪郭は角を有しない連続線であることを特徴とする配線シート。
  8. 請求項４〜７のいずれか１つに記載の配線シートにおいて、
    前記孔部は前記太陽電池セルの配設される範囲外に設けられていることを特徴とする配線シート。
  9. 請求項４〜７のいずれか１つに記載の配線シートにおいて、
    前記孔部の一部は、隣接する２つの前記太陽電池セルのうち少なくとも一方の太陽電池セルが配設される範囲内に設けられていることを特徴とする配線シート。
  10. 半導体基板の一方の面に第１導電型電極および第２導電型電極を有する複数の太陽電池セルを絶縁基材上の配線によって電気的に接続するための配線シートの製造方法であって、
    前記配線を構成する複数の配線材を前記太陽電池セルが配設される方向に延伸させるとともに、前記複数の配線材を延伸させた方向に交差する方向に並行させて前記絶縁基材に配設する配設工程と、
    前記配線材および前記絶縁基材を除去して前記配線および前記絶縁基材の両方を貫通する孔部を形成する除去工程とを含むことを特徴とする配線シートの製造方法。
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