JP2020509596A - こけら板状ソーラーモジュールを製造する方法 - Google Patents

Abstract

方法は、複数のストリップを形成するためにソーラーセルを分離することを含む。分離することは、ソーラーセルの非パッシベーション部を露出させる。方法は、さらに、同様の形状のストリップを確実にグループ化するためにストリップをソートすることと、複数のストリップを再パッシベーションすることであって、再パッシベーションすることは、活性の再結合中心を除去する、再パッシベーションすることとを含む。方法は、再パッシベーションされたストリップを、互いに重なるパターンに整列させることと、再パッシベーションされたストリップの重なった部分の間に導電性の接着剤（ＥＣＡ）を堆積させることであって、ＥＣＡは隣接する再パッシベーションされたストリップを互いに接着し、再パッシベーションされたストリップがストリングを形成するよう電気的に接続する、ＥＣＡを堆積させることと、ストリングセットを形成するために複数のストリングを電気的に並列接続することと、少なくとも２つのストリングセットを電気的に直列接続することと、電気的に接続されたストリングセットをカプセル化することと、をさらに含む。【選択図】図１

Description

本開示はソーラーモジュールに関し、より具体的には、こけら板状セルまたはセルのストリップから形成されるソーラーモジュールに関し、これらは従来のリボン相互接続ソーラーモジュールより高いモジュール効率を提供する。

ここ数年、エネルギー源としての化石燃料の使用は減少傾向にある。この傾向には多くの要因が寄与している。たとえば、化石燃料ベースのエネルギーオプション（石油、石炭、天然ガス等）の使用は、大気から容易には取り除けないガスおよび汚染を生み出すということが古くから認識されている。加えて、化石燃料ベースのエネルギーが多く消費されるほど、大気中により多くの汚染が放出され、生活に密接した有害な影響を及ぼす。これらの影響にもかかわらず、依然として化石燃料ベースのエネルギーオプションは速いペースで消費され続けており、結果として、このような化石燃料源の一部（石油等）の価格は上昇した。さらに、多くの化石燃料源は政治的に不安定な領域に位置しており、化石燃料の供給および価格は予測不可能であった。

これら旧来のエネルギー源が多くの課題を提示していることを一因として、代替的クリーンエネルギー源の需要が急激に増加してきた。ソーラーエネルギーおよび他のクリーンなエネルギーの使用を奨励するため、一部の政府は、旧来のエネルギー源からクリーンなエネルギー源への切り替えに前向きな消費者に対して、料金払い戻しや税緩和の形でインセンティブを提供した。他の例では、クリーンなエネルギー源に変更することによる長期的な節約の利益は、クリーンなエネルギー源を実装する比較的高額な先行投資のコストを上回ると消費者が気づいた。

クリーンなエネルギーの一形態であるソーラーエネルギーは、ここ数年で人気となった。半導体技術における発展により、ソーラーモジュールおよびソーラーパネルの設計は、より効率的かつより大出力が可能なものとなった。さらに、ソーラーモジュールおよびソーラーパネルを製造するための材料が比較的安価となり、これがソーラーエネルギーのコストの低減に貢献した。個人消費者にとってソーラーエネルギーがますます手ごろなクリーンエネルギーオプションとなったので、ソーラーモジュールおよびソーラーパネルの製造者は、住居構造に実装するための審美的かつ実用的アピールを有する商品を入手可能にした。これらの恩恵の結果、ソーラーエネルギーは広範でグローバルな人気を得た。

［サマリー］
本開示の例示的実施形態のさらなる詳細および態様は、添付図面を参照して以下により詳しく記述される。

本開示は、複数のストリップを形成するためにソーラーセル（太陽電池）を分離することであって、分離することは、ソーラーセルの非パッシベーション部を露出させる、分離することと、複数のストリップを再パッシベーションすることであって、再パッシベーションが活性の再結合中心を除去する、再パッシベーションすることを含む、方法に関する。本方法は、さらに、再パッシベーションされたストリップを互いに重なるパターンで整列（align）させることと、再パッシベーションされたストリップの重なった部分の間に導電性の接着剤（ＥＣＡ）を堆積させることであって、ＥＣＡは隣接する再パッシベーションされたストリップを互いに接着し、再パッシベーションされたストリップがストリングを形成するよう電気的に接続する、ＥＣＡを堆積させることと、ストリングをカプセル化することとを含む。

ソートは、似た形状のストリップが確実にグループ化されるようにストリップをソートすること、または、分離されたストリップを、非パッシベーション部を整列させてスタックに配置することを含んでもよい。さらに、本方法は、少なくともスタックの上面および底面またはスタック内に配置されたストリップのパッシベーションされた全表面をカバーし、非パッシベーション表面のみを露出させたままにすることを含んでもよい。さらに、方法は、パッシベーション材料の侵入を制限するためにスタックに圧力を印加することを含んでもよい。

本方法は、ストリップの非パッシベーション部を熱処理すること、または、オゾン室内でストリップの非パッシベーション部を酸化させること、または、ストリップの非パッシベーション部を薬浴すること、または、ストリップの非パッシベーション部にパッシベーション材料を堆積することを含んでもよい。

本方法は、ストリップ全体を再パッシベーションに曝すことを含んでもよい。再パッシベーションは、炉内での熱処理によって行われるか、オゾン室内での酸化によって行われるか、またはストリップの薬浴によって行われる。

ソーラーセルは、正方形のソーラーセルであってもよく、疑似正方形のソーラーセルであってもよい。また、ソーラーセルは、少なくとも一方の側にバスバーを含んでもよく、さらに、少なくとも一方の側にフィンガーを含んでもよい。

本開示のさらなる態様は、２以上のストリップを形成するためにソーラーセルを分離することであって、分離することがソーラーセルの非パッシベーション部を露出させる、分離することと、複数のストリップを再パッシベーションすることであって、再パッシベーションは活性の再結合中心を除去する、再パッシベーションすることと、再パッシベーションされたストリップを整列してストリングにすることと、ストリングの再パッシベーションされたストリップを電気的に接続することと、ストリングをカプセル化することとを含む方法に関する。

本開示の様々な態様は、図面を参照して以下により詳しく記述される。図面は本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。

バスバーを有するソーラーセルの斜視図。 バスバーを有しないソーラーセルの斜視図。 図１のソーラーセルの前面図。 図１のソーラーセルの背面図。 図２のソーラーセルの前面図。 図２のソーラーセルの背面図。 本開示の一実施形態による別のソーラーセルの前面図または底面図。 図２のソーラーセルから形成されるストリップの前面図。 図１のソーラーセルから形成されるストリップの前面図。 こけら板状のストリップを表す側面図。 本開示の一実施形態によるストリングの前面図。 本開示の別の実施形態によるストリングの前面図。 本開示の一実施形態によるソーラーモジュールの前面図。 図１３のソーラーモジュールのレイアウトを示す概略図。 図１３のソーラーモジュールを形成する処理を説明するフローチャート。 本開示による再パッシベーションの処理を説明するフローチャート。

本開示は、ソーラーモジュールを形成する方法に関し、とくに、再パッシベーション処理を受けたソーラーセル（太陽電池）のストリップを採用してこけら板状にする処理を用いて形成されたソーラーモジュールに関する。

本開示のソーラーセルは、ソーラーモジュールのビルディングブロックとして用いられる。ソーラーセルは、光エネルギーを電気に変換することによりエネルギーを生成することができるよう構成された基板からなる。適した光電材料の例は、多結晶または単結晶のシリコンウェハからなるものを含むが、これに限定されない。これらのウェハは、主なソーラーセル処理ステップ（ドライまたはウェットテクスチャ化、接合拡散、ケイ酸塩ガラス除去およびエッジ絶縁、窒化ケイ素反射防止層コーティング、スクリーン印刷を含む前面および背面メタライゼーション、およびファイアリングを含む）を通して処理されてもよい。ウェハは、さらに、先進的なソーラー処理ステップ（後方パッシベーションコーティングおよび選択的パターニングを追加し、これによってパッシベーションエミッタ後方接触（ＰＥＲＣ）ソーラーセルを得ることを含む。これは、上述の標準的処理を用いて形成されたソーラーセルよりも高い効率を有する）を通して処理されてもよい。ソーラーセルは、ｐ型単結晶セルであってもよく、他の実施形態ではｎ型単結晶セルであってもよい。上述の拡散結合ソーラーセルと同様に、他の高効率ソーラーセル（ヘテロ接合ソーラーセルを含む）も、こけら板状アレイモジュールの製造に用いるために、同じメタライゼーションパターンを用いてもよい。ソーラーセルは、角が面取りされた実質的に正方形の形状（疑似正方形形状）を有してもよく、完全に正方形の形状を有してもよい。

図１は、本開示による第１のソーラーセル１０の前面構成を示す。ソーラーセル１０は、５つのバスバー１２を含む。フィンガーライン１４が、ソーラーセル１０の各部分をそれぞれ横切って延び、その終点において終端し、バスバー１２において、および／または、ソーラーセル１０の縁において終端する。フィンガーライン１４およびバスバー１２は、共に、ソーラーセル１０のメタライゼーションパターンを形成する。典型的にはメタライゼーションパターンは、銀等の導電体から形成され、製造過程でソーラーセル１０に印刷される。ここでは５つのバスバーが示され、以下に説明するように５つの別個のストリップに分離されるが、本開示はそのようには限定されない。ソーラーセルはバスバーを持たないものであってもよく、任意の数（２，３，４，５，６またはより大きい数を含む）のストリップに分離されてもよい。

図２は、本開示による第２のソーラーセル２０の前面構成を示す。ソーラーセル２０はフィンガーライン１４を含むが、ソーラーセルにはバスバーは形成されない。カットライン２２により、フィンガーライン１４は、ソーラーセル２０の全体にわたっては延びず分離される。ソーラーセル２０はこれらのカットライン２２に沿ってエッチングされ（後に詳述する）、個々のストリップ２４に分離される（図８および９参照）。正方形デザインを有する図１および図２と対比して、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、ソーラーセルが擬似正方形に形成されてもよいということを認識する。

図３および４は、それぞれ、図１のソーラーセル１０の前面図および背面図を示す。この実施形態では、バスバー１２がソーラーセル１０の背面に印刷されるが、フィンガー１４はそうではない。このように、この構成は、ソーラーセル１０の背面を介してソーラーエネルギーを収集する能力（あったとしても）を制限している。代替的な実施形態では、ソーラーセル１０の背面に図３に示すものと同様のデザインを生成するために、フィンガー１４がソーラーセル１０の背面に印刷または堆積されてもよい。図３では、フィンガー１４はカットラインを通して延びるよう示されているが、フィンガー１４がカットライン２２内には延びないということも考えられる。

図５および図６は、それぞれ、図２のソーラーセル２０の前面図および背面図を示す。この実施形態では、図５に示す前面に、バスバー１２なしで個々のストリップ２４を画定するために、フィンガー１４がカットライン２２の間に形成されている。図６では、ソーラーセル２０の背面にはフィンガー１４は形成されない。代替的な実施形態では、ソーラーセル２０の背面がフィンガー１４を含んでもよく、図５に示す前面と同一のデザインを画定してもよい。これに加えて、またはこれに代えて、背面に形成されるフィンガー１４は、より大きい密度を有してもよい。すなわち、背面には、前面より多くのフィンガー１４が存在してもよい。これの例は米国意匠特許出願第２９／６２４４８５号（２０１７年１１月１日に、"SOLAR CELL"と題して出願された）に見ることができ、その内容の全体が参照により本明細書に援用される。さらなる実施形態として、図７に示すように、ソーラーセル２０の前面または背面またはその双方がカットラインを有さず、したがってフィンガー１４がソーラーセル２０の全幅に延びるものであってもよい。

フィンガー１４のパターンを伴って、カットライン２２ありまたはなしで、ソーラーセル１０または２０が製造された後は、セル１０，２０を容易に分離することができる。分離とは、カットライン２２に沿って（しばしばエッチングにより）カットすることである。エッチングは、ソーラーセル２０を弱めるために、材料（たとえばカットライン２２内のもの）を除去する。各エッチングは、ウェハ厚さの約１０％〜約９０％の範囲内の深さを有する。エッチングは、レーザ、ダイシングソー、等を用いて形成することができる。一実施形態では、エッチングは、ソーラーセル１０，２０を横切って縁から縁へと延びる。別の実施形態では、エッチングは、ソーラーセル１０，２０の一方の縁から、反対側の縁のすぐ手前まで延びる。弱めた後、弱まった領域に力を加えることにより、エッチングに沿ってソーラーセル１０，２０が破断し、図３に示すようなストリップ２４が形成される。ソーラーセル１０，２０の例では、個別のストリップ２４が５つ形成される。理解されるように、ソーラーセル１０，２０の元の構成に応じて、分離の間に、３，４，５，６または他の任意の適切な数のストリップを形成することができる。図８は、ソーラーセル２０が分離処理を受けた後のストリップ２４を１つ示す。図９は、ソーラーセル１０（バスバー１２を含む）が分離処理を受けた後のストリップ２４を１つ示す。

分離するために、ソーラーセル１０，２０は、互いに隣接し整列して基台を形成する複数の固定具を含む真空チャックに配置される。真空チャックは、固定具の数が、ストリップ２４へと分離すべきソーラーセル１０，２０の個別セクションの数と整合するよう選択される。各固定具はアパーチャまたはスリットを有し、これが真空と連通する開口を提供する。所望であれば、真空は、ソーラーセル１０，２０を一時的に基台の上部に機械的に結合させるための吸着力を提供するために適用されてもよい。ソーラーセル１０，２０を分離するために、ソーラーセル１０，２０は、各個別セクションが、対応する１つの固定具上に配置されるように、基台に配置される。真空に電源が投入され、ソーラーセル１０，２０を基台上の適所に維持するために吸着力が提供される。次に、すべての固定具が互いに対して運動する。一実施形態では、固定具のうち複数が、隣接する固定具から一定距離だけ離れるように運動し、これによって、ソーラーセル１０，２０の個別セクションがそれぞれ同様に互いから移動し、結果としてストリップ２４を形成する。別の実施形態では、固定具のうち複数が、それぞれの長手方向軸に対して回転しまたはねじれ、これによって、ソーラーセル１０，２０の個別セクションがそれぞれ移動し、ストリップ２４を形成する。一実施形態では、どのストリップ２４も同時に２方向にはねじれないように、所定の手順で固定具の回転またはねじれを発生させてもよい。さらに別の実施形態では、ソーラーセル１０，２０をほぼ同時にストリップ２４へと破断させるために、ソーラーセル１０，２０の背面に機械的圧力を印加してもよい。他の実施形態では、代替的に、ソーラーセル１０，２０を分離する他の処理を実施してもよいということが理解される。

ソーラーセル１０，２０を分離した後、任意選択で、ストリップ２４をソートしてもよい。図示しないが、ソーラーセルの一般的な形状は、セルの四隅が面取りされた、いわゆる疑似正方形である。結果として、疑似正方形のセルを分離する時に、疑似正方形ソーラーセルの両端の２枚のストリップ２４は、中央の３枚のストリップ２４（矩形）とは異なった形状（面取りされた角）を有することになる。同様に形成されたストリップ２４は収集され、まとめてソートされる。一実施形態では、ストリップ２４のソートは、自動光学的ソート処理を用いて行われる。別の実施形態では、各ストリップ２４は、完全なソーラーセル１０，２０におけるそのストリップ２４の相対的位置に応じてソートされる。ソート後、面取りされた角を有するストリップ２４は、角が面取りされていない矩形のストリップ２４とは分けられる。さらなる処理のために、本開示の一態様によれば、同様のストリップ２４のみ（面取りされたもの、または矩形のもの）が一緒に用いられる。さらに、分けることは、前面または背面（図４，６，７等）のどちらの構成を利用するかに応じて、ストリップ２４が確実に互いに適切に整列されていることを要求してもよい。

これらの分離されたストリップ２４から、同時係属中の米国特許出願第１５／６２２７８３号明細書（"SHINGLED ARRAY SOLAR CELLS AND METHOD OF MANUFACTING SOLAR MODULES INCUDING THE SAME"と題するもの。その内容の全体が参照により本明細書に援用される）に記載されるこけら板状にする技術を用いて、ソーラーモジュールを形成してもよい。

しかしながら、分離処理（すなわちソーラーセル１０，２０のエッチングおよびカットラインに沿った破断）の結果として、セル１０，２０のパッシベーションが阻害され、とくにストリップ２４の側壁においてネイティブのケイ素面が露出し、これらの表面はパッシベーションされない。ストリップ２４の側壁の露出したネイティブケイ素面のような非パッシベーション表面は、実質的な再結合中心であり、未処理のままであれば、ストリップ２４およびストリップ２４から形成されるソーラーモジュールにおける効率損失につながる。活性の再結合中心は光電子および正孔を再結合させ、ソーラーセルの効率を低下させる。パッシベーションとは、再結合中心を減少または除去する材料を、（とくにソーラーセルの表面に）堆積または形成することにより、ソーラーセルの表面を保護する処理であり、これによってソーラーセルおよびソーラーモジュールの効率が改善される。また、この処理は、ソーラーセルを、無用の酸化、汚染、および過酷な環境における他の危険から保護する。表面のパッシベーションのための一般的な技術の２つは、ガラス絶縁および酸素パッシベーションである。

典型的には、ソーラーセル１０，２０は、熱、ＵＶ、長期的安定性、光学的特性（たとえば、寄生吸収、屈折率）、および処理要件（たとえば、表面クリーニング、利用可能な製造方法）、等の要因に応じ、多数の方式を用いてパッシベーションできる。窒化ケイ素（ａ−ＳｉＮｘ：Ｈ）は、反射防止コーティングとして実質的にすべてのソーラーセルに用いられるので、Ｓｉ光電材料として重要な材料である。また、ａ−ＳｉＮｘ：Ｈは、表面パッシベーションを（いくらか）提供し、多結晶Ｓｉに対しては、バルク欠陥の水素化によりバルクパッシベーションを提供する。旧来、高効率実験室セルでは、熱成長ＳｉＯ２が効果的なパッシベーション方式として用いられてきた。一般的に、熱酸化は、ドーピング種別および表面濃度に関わらず優れたパッシベーション特性につながる。別の広く研究されている材料は、アモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）である。真性のおよびドーピングされたａ−Ｓｉ：Ｈナノ層（＜１０ｎｍ）の組み合わせが、（商用）ヘテロ結合ソーラーセルにうまく適用されてきた。

しかしながら、ソーラーモジュールの大規模な生産に対しては、これらの方法がすべて適切またはコスト効率的というわけではない。本開示によれば、非パッシベーション表面は、ストリップ２４を酸化環境に曝露することによって、個別に再パッシベーションすることができる。この曝露は、表面の酸化につながり、活性の再結合中心が除去される。これは、たとえば非パッシベーション表面を熱処理するための炉を用いて、または、非パッシベーション表面を化学的に処理するためのオゾン室または薬浴を用いて、行ってもよい。これは、炉、室または浴槽が数百または数千のストリップ２４を処理のために受け入れることができるようサイジングされるバッチにて行ってもよい。再パッシベーションの後、ストリップ２４はソーラーモジュールとして組み立てることができ、非パッシベーション表面によって起きる電力出力減少を被らない。

代替的な実施形態では、ストリップ２４全体を炉、室または浴槽に曝露するのではなく、ストリップ２４を収集してスタックに形成してもよい。スタックの上面および底面はカバーされず、これは分離処理で影響を受けなかったストリップ２４の短側面と同様である。スタックすることは、ストリップ２４の前面、背面および所望の側面のカバーを提供する治具または容器に関連して行われてもよい。すべてのストリップ２４を注意深く収集し整列させた後では、２枚のストリップ２４の間に処理用材料が入る能力を制限するために、圧力を印加してもよい。このように組み立てた後、処理のために、スタック全体を、炉、室、または浴槽内に配置してもよい。このようにして、ストリップ２４の前面および背面（非パッシベーションされておらず、エネルギーの生産により重要である）への影響は、再パッシベーション処理において影響を受けない。

さらなる代替として、スタックに組み立てた後、ストリップ２４は、反応炉内に配置されてもよく、非パッシベーション表面に薄いパッシベーション層が堆積されてもよい。パッシベーション層は、アモルファスケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、等から形成されてもよい。ここでも、ストリップ２４の前面および背面（電力生成のための主な面である）は、この追加処理ステップによって影響を受けない。

ソートされ、分けられ、再パッシベーションされると、ストリップ２４は、ストリング３０へと組み立てる準備ができる。ストリング３０を形成するために、図１０に示すように、複数のストリップ２４が互いに重なる姿勢で整列される。ストリップ２４の前面に、ストリップ２４の縁に沿って導電性の接着剤３２が塗布され、隣接するストリップの背面が導電性の接着剤３２と接触するよう配置され、機械的かつ電気的に２枚のストリップ２４が接続される。理解されるように、これに加えて、またはこれに代えて、ストリップ２４の背面に導電性の接着剤３２が塗布されてもよく、その後に隣接するストリップ２４の前面と接触するよう配置されてもよい。導電性の接着剤３２は、表面に接着材料を供給するよう構成された堆積タイプの機械を用いることにより、たとえば単一の連続する線、または複数のドット、または破線、等として塗布されてもよい。一実施形態では、接着剤３２は、ストリップ２４の長さよりも短く、十分な接着および導電性を生じる幅および厚さを有するように堆積される。ストリング３０を形成するために所望の数のストリップ２４が接着されるまで、接着剤３２を塗布するステップと、整列するステップと、ストリップ２４を重ねるステップとが繰り返される。ストリング３０は、たとえば１０〜１００枚のストリップを含んでもよい。

図１１は、図１０に関して概略を示した処理によって形成される複数のストリップ２４から形成されるストリング３０の上面図である。図１１において、角が面取りされたストリップ２４（たとえば疑似正方形セルから作製される）が互いに接着されている。ストリング３０の一端は、端のストリップ２４にはんだ付けされた、または、導電性の接着剤３２を用いて電気的に接着された、金属フォイル３４を含む。２つ以上のストリング３０が共にソーラーモジュールの回路を形成するように、金属フォイル３４がさらにモジュール相互接続バスバーに接続される（後続の各段落にて詳説する）。別の実施形態では、モジュール相互接続バスバーは、回路を形成するために、端のストリップ２４に、直接的にはんだ付けされ、または電気的に接続されてもよい。別の実施形態では、図１２に示すように、ストリング３０を形成するように矩形のストリップ２４が互いに接着されてもよい。図１１に示すストリング３０と同様に、このストリング３０は、たとえば１５〜１００枚のストリップ２４を含み、各ストリップ２４が隣接するストリップ２４と重なる。図１２のストリング３０も、他の同様に構成されたストリング３０に結合するための電気的接続を含む。

図１３は、本開示の一実施形態によるソーラーモジュール５０の前面図である。ソーラーモジュール５０は、ソーラーモジュール５０の４つの縁をすべて取り囲むフレーム５２および背面シート（後に詳述する）を含む。フレーム５２は、陽極処理アルミニウムまたは他の軽量剛性材料から形成される。

ストリップ２４から形成されるストリング３０（１０個がこの図に示される）は、背面シート上に配置される。とくに示さないが、各ストリップ２４上にはガラス層が堆積され、保護のための電気的接続がそれに関連付けられるということが理解される。ここではストリップ２４は矩形である。ストリング３０は、ソーラーモジュール５０上に、長手方向に、隣り合って配置される。

どの隣接する２つのストリング３０の縁も互いに間隔を開けられており、それぞれの間に小ギャップ５４を提供する。ギャップ５４は、隣接する２つのストリング３０の間で、約１ｍｍ〜約５ｍｍの範囲内の均一の幅を有する。別の実施形態では、２つ以上のストリング３０の縁が互いに直接的に隣り合う。

各ストリング３０は互いにグループ化される（たとえば図１３では５つのストリング３０からなるセット５４として）。これらの５つのストリングは、電気的に並列に配置される。５つのストリング３０からなる第２のセット５４（これも電気的に並列に接続される）は、グループ化され、ソーラーモジュール５０の第２の半分を形成する。ソーラーモジュール５０の上縁において、ストリング３０のセット５４の一つはバスバー５５（ソーラーモジュール５０の長さの一部に沿って延びる）に接続され、ストリング３０の第２のセット５４は第２のバスバー５４に接続される。ソーラーモジュール５０の底縁において、２つのバスバー５８および６０が、ストリング３０の各セット５４の電気的接続を完成させる。結果として、図１０に示すように、各セット５４において各ストリング３０が互いに並列に接続され、さらに、各セット５４が互いに直列に接続される。絶縁ストリップ６２（究極的にはビューから隠されてもよい）が、支持を提供するために２つのストリングセット５４の間に配置される。絶縁ストリップ６２は、ストリング３０よりも長く、２つのストリングセット５４の隣接するストリング３０がそれぞれ絶縁ストリップ６２の一部と重なることができるのに十分な幅を有する。

一実施形態によれば、第１のストリングセット５４から第２のストリングセット５４への直列接続は、第１のストリングセット５４の負側および第２のストリングセット５４の正側を、共通のバスバーに取り付けることによって行われてもよい。代替的に、第１および第２のストリングセット５４双方の正側をソーラーモジュールの同じ側に配置し、ケーブル、ワイヤまたは他のコネクタを用いて、第１のストリングセット５４の負側を第２のストリングセット５４の正側に電気的に接続してもよい。この２番目の構成では、ストリングセット５４のうち一つも姿勢を変更することなくすべてのストリングセット５４がソーラーモジュール５０内に配置できるので、製造における効率が改善され、また、バスバーの一方側を長く、他方側を２つの短いバスバーで形成するのではなく、すべてのバスバー５４，５５，５８，６０の長さを同様にするとともに、バスバー５４，５５，５８，６０のサイズを縮小し、したがって、モジュール５０全体の構成要素の数を低減することができる。

図１４は、構成後のソーラーモジュール５０の単純化された断面図である。図示のように、ソーラーモジュール５０は、前面シート層８０（ソーラーモジュール５０の前面としての役割を果たす）と、ＥＶＡ層８２と、リボン層８４と、ストリング３０のセット５４の層８６と、絶縁ストリップ層８８と、後方ＥＶＡ層９０と、背面シート層９２とを有する。前面シート層８０および背面シート層９２は、本開示の範囲から逸脱することなく、ガラス、透明な高分子材料、または他の材料から形成することができる。

図１５は、ソーラーモジュール（上述のソーラーモジュール５０等）を製造する方法２００のフロー図である。一実施形態では、ステップ２０２において、前面シート（たとえばガラス板）が基板として置かれ、その後、ステップ２０４において、カプセル化層（エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）またはポリオレフィン（ＰＯＥ）フィルム等）が、ガラスの上に載せられる。次に、ステップ２０６において、ストリングセット５４がカプセル化層上に配置される。一実施形態では、所望の回路を形成するために、所望の数のストリングセット５４を適切に配置し、モジュール相互接続バスバー（たとえばバスバー５５，５６，５８および６０）によって電気的に接続してもよい。たとえば、製造されるソーラーモジュール５０は、ストリング３０のセット５４を１０個用いて作製されてもよく、したがって、約１６００ｍｍ〜約１７００ｍｍの長さと、約９８０ｍｍ〜約１１００ｍｍの幅と、約２ｍｍ〜約６０ｍｍの厚さとを有してもよい。別の実施形態では、ソーラーモジュール５０は、ストリング３０のセット５４を１〜１８個用いて作製されてもよく、ガラス板は、約５００ｍｍ〜約２５００ｍｍの長さと、約９００ｍｍ〜約１２００ｍｍの幅と、約２ｍｍ〜約６０ｍｍの厚さとを有してもよい。

ストリング３０のセット５４は、ソーラーモジュール５０に関連して上述した構成において、ＥＶＡ層およびガラスの上に配置される。ストリング３０のセット５４は、一実施形態では、１つずつＥＶＡ層上に配置されてもよい。代替的に、ストリング３０のセット５４の所望の数のものが、実質的に同時にＥＶＡ層上に配置されてもよい。ストリング３０のセット５４を自動的に配置するための適切な機械（ソーラーモジュール５０の大量生産において一般的に用いられるもの）を採用してもよい。

ステップ２０８において、ストリング３０の各セット５４間の接続を形成するために、各ストリング３０が相互接続される。たとえば、バスバー（たとえばバスバー５５，５６，５８，６０）が、導電性のリボン材料を介して、ストリング３０のセット５４の対応する部分に電気的に接続される。絶縁ストリップ６２（適切に配置された導電性のリボン（図示せず）が接着されており、このリボンを含む）が、隣接する２つのセット５４の間に、上述の態様で延びるよう配置される。接続ボックス（図示せず）に隠されるべき電気的ワイヤは、製造における後の工程で接続ボックス内にワイヤを配置できるように、保護または他の方法で絶縁される。

次に、ステップ２１０において、ストリング３０のセット５４の上面に、別のカプセル化層が配置される。その後、ステップ２１２において、１以上の積層スタックを形成するために、背面シートがカプセル化層上に配置される。背面シートの材料が、環境の影響からソーラーモジュール回路を保護する。一実施形態では、製造の歩留まりを改善するために、背面シートはガラス板よりわずかに大きい寸法にされる。別の実施形態では、環境からのより良い保護を提供するために、背面シート材料をガラスに置き換えてもよい。

背面シート成層の後、積層スタックが真空積層室内に置かれ、そこで真空内の高温プロファイル下で各スタックが互いに接着する。積層処理の詳細は、用いるカプセル化材料の具体的な特性に依存する。

積層後、ステップ２１４において、モジュールがフレーミングされる。フレーミングは、ソーラーモジュール５０が設置された後に風および雪の状況に耐えるのに十分な機械的強度を提供するために採用される。一実施形態では、フレーミングは陽極処理アルミニウム材料からなる。別の実施形態では、フレーミングはソーラーモジュール５０の外側縁に配置される。さらに別の実施形態では、フレーミングはガラスおよび／または背面シートの一部の上に延びる。加えて、望まない材料（意図せずソーラーモジュール５０内にトラップされ、ソーラーモジュール５０の動作と干渉し得るもの）からソーラーモジュール５０の縁が保護されるように、ガラスとフレーミングとの間のギャップをシールするためにシリコーンを用いてもよい。理解されるように、本開示の範囲から逸脱することなく、フレームのないソーラーモジュール５０も形成可能である。

フレーミング後、ステップ２１６において、接続ボックスが背面シート上に設置され、相互接続リボンおよびバスバー（たとえばバスバー５５，５６，５８，６０）が接続ボックス内の接触パッドにはんだ付けまたはクランプされる。湿気および／または汚染物質がソーラーモジュール５０内に侵入するのを防ぐために、シリコーンポッティング剤を用いて接続ボックスの縁をシールしてもよい。加えて、構成要素の腐食を防ぐために、接続ボックスそのものをポッティングしてもよい。

ステップ２１８においてモジュールがテストされる。テストの例は、モジュールの電力出力を測定するためのフラッシュテスト、割れ目および微小割れ目検出のためのエレクトロルミネセンステスト、安全のための接地テストおよび高圧テスト、等を含むが、これらに限定されない。

図１６は、本開示によるストリップ２４の再パッシベーションの方法３００のための単純化されたフロー図である。図１，２に追加して参照する。最初のステップとして、ソーラーセル（たとえばソーラーセル１０，２０（それぞれ図１および図２））は分離されなければならず、これはステップ３０２において行われる。次に、ストリップ２４全体の再パッシベーションが保証されれば、本方法はステップ３０４に進み、ストリップ２４のバッチ（たとえば３００〜５００）が、炉、オゾン室または薬浴内に配置される。ステップ３０８において、熱、オゾンまたは化学物質に曝露されると、ストリップ２４は再パッシベーションされる。再パッシベーションされた後、ステップ３１０において、図１５に関連して説明したように、ストリップ２４を用いてストリング３０およびモジュール５０を形成することができる。

代替として、ストリップ２４のカットされた側面のみが再パッシベーションされるかまたはパッシベーション処理に曝露される場合には、本方法は、分離後に、分離されたストリップ２４をソートするステップ３１２を要する。次に、ステップ３１４において、ストリップ２４は治具内に配置され、結果として、最上段のストリング３０と、最下段のストリング３０と、以前に非パッシベーションされていない側面とがカバーされてもよい。これにより、パッシベーション処理がこれらの側面に大きく影響することおよび他の態様で表面、それらのパッシベーション、反射性コーティングおよび金属化パターンに影響することを防ぐ。スタックを形成するために治具内に配置された後、ステップ３１６において、パッシベーション材料がストリップ２４の前面および背面（およびパッシベーションされた側面）に影響を与える能力をさらに制限するために、スタックに圧力が印加される。圧力が印加されると、ステップ３１８において、スタックは、炉、オゾン室または薬浴内に配置され、ステップ３２０においてパッシベーションが実行される。代替的に、スタックは、堆積処理が実行される堆積室内に配置されてもよい。最後に、ステップ３２０においてパッシベーションが実行され、その後、ステップ３１０において、ストリップ２４を用いてストリング３０およびモジュール５０が形成されてもよい。

上記では、こけら板状のストリップ２４のストリングを形成することに関連して説明したが、これと同じ再パッシベーション技術を、従来のリボン相互接続のセルに関連して用いることもできる。リボン相互接続ソーラーモジュールにおける現在の傾向は、半セルを利用することであり、すなわち、標準の１５６ｍｍ×１５６ｍｍのセルが、１５６ｍｍ×７８ｍｍのセルを２つ形成するために分離される。上述のように、これらの分離された半セルは、再パッシベーションを要する露出した縁を２つ有する。本明細書において説明される技術は、この半セルを利用するモジュールの製造にも採用することができる。この技術における主な相違は、再パッシベーションの後に各半セルをこけら板状にするのではなく、各半セルを整列させてリボン（典型的には半セルにはんだ付けされ、その後にその隣の半セルにはんだ付けされる）で直列に相互接続して半セルのストリングを形成するということである。その後、本質的にはこけら板状のセルについて上述したように、ストリングのカプセル化および相互接続を行った後に、モジュールバスバーにわたって複数の半セルストリングを並列に接続してモジュールを形成する。

本開示のいくつかの実施形態が図面に示されるが、これは開示をそれらに限定するように意図されてはおらず、技術の許す限り開示が広くなり、明細書も同様に解釈されるように意図されている。上述の実施形態のいかなる組み合わせも考慮され、添付の特許請求の範囲の範囲内である。したがって、上述の説明は、限定としてではなく、特定の実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。当業者は、添付の特許請求の範囲内で他の変形を考慮する。

Claims (15)

1. 複数のストリップを形成するためにケイ素ソーラーセルを分離することであって、前記分離することは、ソーラーセルの非パッシベーション部を露出させる、分離することと、
   オゾン室内での酸化、パッシベーション材料の堆積、または熱処理のうち１つ以上によって前記複数のストリップを再パッシベーションすることであって、前記再パッシベーションすることは、活性の再結合中心を除去する、再パッシベーションすることと、
   前記再パッシベーションされたストリップを、互いに重なるパターンに整列させることと、
   前記再パッシベーションされたストリップの重なった部分の間に導電性の接着剤（ＥＣＡ）を堆積させることであって、前記ＥＣＡは隣接する再パッシベーションされたストリップを互いに接着し、前記再パッシベーションされたストリップがストリングを形成するよう電気的に接続する、ＥＣＡを堆積させることと、
   前記ストリングをカプセル化することと、
   を含む方法。
2. 同様の形状のストリップをグループ化するために前記ストリップをソートすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ソートすることは、前記分離されたストリップを、前記非パッシベーション部を整列させてスタック内に配置することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記スタックの、少なくとも上面および底面をカバーすることをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 非パッシベーション部のみを露出させて、前記スタック内に配置された前記ストリップのパッシベーションされた表面をすべてカバーすることを含む、請求項３に記載の方法。
6. パッシベーション材料の侵入を制限するために、前記スタックに圧力を印加することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
7. 前記再パッシベーションは、前記ストリップの前記非パッシベーション部を熱処理することによって達成される、請求項６に記載の方法。
8. 前記再パッシベーションは、前記ストリップの前記非パッシベーション部をオゾン室内で酸化することによって達成される、請求項６に記載の方法。
9. 前記再パッシベーションは、前記ストリップの前記非パッシベーション部上にパッシベーション材料を堆積させることによって達成される、請求項６に記載の方法。
10. 前記ストリップの全体を再パッシベーションに曝露することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記ソーラーセルは正方形のソーラーセルである、請求項１に記載の方法。
12. 前記ソーラーセルは疑似正方形のソーラーセルである、請求項１に記載の方法。
13. 前記ソーラーセルは、少なくとも一方の側にバスバーを含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記ソーラーセルは、少なくとも一方の側にフィンガーを含む、請求項１に記載の方法。
15. ２つ以上のストリップを形成するためにケイ素ソーラーセルを分離することであって、前記分離することは、前記ソーラーセルの非パッシベーション部を露出させる、分離することと、
    オゾン室内での酸化、パッシベーション材料の堆積、または熱処理のうち１つ以上によって前記複数のストリップを再パッシベーションすることであって、前記再パッシベーションすることは、活性の再結合中心を除去する、再パッシベーションすることと、
    前記再パッシベーションされたストリップを整列してストリングにすることと、
    前記ストリングの前記再パッシベーションされたストリップを電気的に接続することと、
    前記ストリングをカプセル化することと
    を含む、方法。

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