JP4039949B2

JP4039949B2 - 太陽電池

Info

Publication number: JP4039949B2
Application number: JP2002554889A
Authority: JP
Inventors: 充大久保
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: DE60143221D1; US20030029494A1; EP1359625A4; US6610919B2; EP1359625A1; WO2002054501A1; JPWO2002054501A1; EP1359625B1

Description

技術分野
本発明は、ダイオードが組み込まれた太陽電池に関するものである。
背景技術
太陽電池セルにダイオードを付設する手法としては、米国特許第６，０３４，３２２号に記載されているような接続構造が知られている。図９に従来のダイオード組込み太陽電池セルの平面図及び図１０に従来のダイオード組込み太陽電池セルの断面図を示す。円盤形結晶基板を有効利用するために太陽電池セルに設けたコーナークロップに、三角形平板型ダイオードを付設している。
図において、太陽電池セル１は１つのコーナーが部分的に除去された斜角エッジを有し、その除去エッジに対してダイオード２が併置されている。このダイオード組込み太陽電池セルにおいて、ダイオード接続金具３ａは太陽電池セル１の表側電極４とダイオード２の表側電極６のそれぞれに溶接等の方法にて接合され、ダイオード接続金具３ｂは太陽電池セル１の裏側電極５とダイオード２の裏側電極７のそれぞれにパラレルギャップ溶接等の方法にて接合されている。
これにより、太陽電池セル１とダイオード２は電気的に並列に接続され、太陽電池セル１に逆方向電圧が加わっても太陽電池セル１が破損するのを防ぐことができる。
また、１枚の太陽電池セルが発生する電圧は、太陽電池セルの種類により異なるが、高々０．５Ｖから３Ｖの範囲である。そのため、使用する所定の電圧を得るために複数の太陽電池セルを直列に接続した回路を構成したものを電源とすることが一般的であって、一般的な太陽電池セル回路では、隣り合って配置された太陽電池セルの表側電極と裏側電極に太陽電池接続金具を接合して複数の太陽電池セルを直列に接続している。
従って、従来のダイオード組込み太陽電池セルにおいては、各太陽電池セルを直列に接続するための太陽電池接続金具に加えて、さらにダイオード２を並列に接続するための２つのダイオード接続金具を必要とする。
従来のダイオード組込み太陽電池セルは上記のように太陽電池セルとダイオードの接続のみの機能しか有さない固有の形状を持つダイオード接続金具を用いて太陽電池セルとダイオードを接続するために、接合点数が増えて太陽電池セルへのダイオードの組込みに要する時間（組立時間）が増加し、信頼性が低下していた。
特に、太陽電池セルの表面には太陽電池セルの外周近くに矩形の表側電極が設けられており、この表側電極の位置に合わせて溶接等で接合するのが難しく、接合点数の増加によって組立時間が増大していた。
さらに、ダイオードの表裏と太陽電池セルの表裏をともに接続金具３ａ、３ｂで同時に接続するため手間がかかっていた。さらに、接合点数の増加に伴って部品点数と種類が増え、材料費用が増加するという課題があった。
また、太陽電池アレイは極めて大型になって低効率で低価格のシリコン太陽電池セルを使えなくなってきており、高効率のＩＩＩ-Ｖ族（周期表のグループ）のヒ化ガリウム系統の太陽電池セルを考慮しなければならない。これらの太陽電池セルは初期製作費において、ベースになる太陽電池セルが高コストであるが故に、ブランクセルの最も活発な領域を利用することが必要である。
加えて、太陽電池セル表面上にダイオードとの接続のための電極を追加することにより、発電に寄与する面積が減って、発電量が減少するという課題があった。この電極の追加に伴う発電の電力ロスは、５０ｍｍ角程度の大きさの太陽電池セル１枚（発電量１Ｗ程度）において全発電量の０．１％程度となり、例えば人工衛星搭載用の太陽電池としてこの太陽電池セルを１０万枚程度使用して発電した場合、１００Ｗ程度の電力ロスが発生し、人工衛星への供給電力において無視し得ないものとなっていた。
発明の開示
この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、太陽電池セルへのダイオードの組込みに伴う製作費用の増加及び信頼性の低下を低減し、かつ、太陽電池セルの表側電極の面積を減らして太陽電池セルの発電量を増加することを目的とするものである。
本発明に係る太陽電池は、平板状の第１及び第２の太陽電池セルと、前記第１の太陽電池セルに並列に接続されるダイオードと、前記第１の太陽電池セルの表面に設けられた表側電極と前記第２の太陽電池セルの裏面に設けられた裏側電極と前記ダイオードの表面に設けられた表側電極とを接続する太陽電池接続金具と、前記第１の太陽電池セルの裏面に設けられた裏側電極と前記ダイオードの裏面に設けられた裏側電極とを接続するダイオード接続金具とを備え、前記第１の太陽電池セル及び前記第２の太陽電池セルは４個のコーナーを有するほぼ矩形の平板太陽電池セルであり、前記コーナーの少なくとも一つが部分的に除去された斜角エッジを有し、該除去されたコーナーの領域に斜角エッジに隣接して前記ダイオードが配置されて成るものである。
さらに、前記太陽電池接続金具は、前記第１の太陽電池セルの前記表側電極と前記第２の太陽電池セルの前記裏側電極とを接続する少なくとも１つの短冊状の第１接続部と、前記第２の太陽電池セルの前記裏側電極と前記ダイオードの前記表側電極とを接続する少なくとも１つの短冊状の第２接続部と、前記第１の太陽電池セルの前記裏側電極と前記ダイオードの前記裏側電極とを接続する少なくとも１つの短冊状の第３接続部とを有し、前記第１接続部及び前記第２接続部及び前記第３接続部は前記太陽電池セルの受光面側と反対側で接続されて成るものとしても良い。
また、本発明に係る太陽電池は、平板状の第１及び第２の太陽電池セルと、前記に第１の太陽電池セルに並列に接続されるダイオードと、前記第１の太陽電池セルの表面に設けられた表側電極と前記第２の太陽電池セルの裏面に設けられた裏側電極とを接続する第１の太陽電池接続金具と、前記第２の太陽電池セルの前記裏側電極と前記ダイオードの表面に設けられた表側電極とを接続する第２の太陽電池接続金具と、前記第１の太陽電池セルの裏面に設けられた裏側電極と前記ダイオードの裏面に設けられた裏側電極とを接続するダイオード接続金具とを備え、前記第１の太陽電池セル及び前記第２の太陽電池セルは４個のコーナーを有するほぼ矩形の平板太陽電池セルであり、前記コーナーの少なくとも一つが部分的に除去された斜角エッジを有し、該除去されたコーナーの領域に斜角エッジに隣接して前記ダイオードが配置されたものである。
また、本発明に係る太陽電池は、４個のコーナーを有し、前記コーナーの少なくとも１つが部分的に除去されて成る斜角エッジを有するほぼ矩形の平板状の太陽電池セルと、前記除去されたコーナーの領域に斜角エッジに隣接して配置されたダイオードとを含むダイオード組込み太陽電池セルが少なくとも２つ連続的に隣接して配置されて成り、ダイオード組込み太陽電池セルに含まれる太陽電池セル及びダイオードの表面に設けられた表側電極と、それに隣接する他のダイオード組込み太陽電池セルに含まれる太陽電池セル及びダイオードの裏面に設けられた裏側電極とが１つの太陽電池接続金具により接続されるものである。
また、本発明に係る太陽電池は、４個のコーナーを有し、前記コーナーの少なくとも１つが部分的に除去されて成る斜角エッジを有するほぼ矩形の平板状の太陽電池セルと、前記除去されたコーナーの領域に斜角エッジに隣接して配置されたダイオードとを含むダイオード組込み太陽電池セルが少なくとも２つ連続的に隣接して配置されて成り、ダイオード組込み太陽電池セルに含まれる太陽電池セルの表面に設けられた表側電極と、それに隣接する他のダイオード組込み太陽電池セルに含まれる太陽電池セルの裏面に設けられた裏側電極とが太陽電池接続金具により接続され、前記ダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの表面に設けられた表側電極と、それに隣接する前記ダイオード組込み太陽電池セルに含まれる太陽電池セル及びダイオードの裏面に設けられた裏面電極とがダイオード接続金具により接続されるものである。
さらに、前記太陽電池接続金具又は前記ダイオード接続金具は銀を含んだ材料から成るものとしても良い。
さらに、前記太陽電池セルの前記表側電極若しくは前記裏側電極又は前記ダイオードの前記表側電極若しくは前記裏側電極が銀を含んで成るものとしても良い。
さらに、前記太陽電池接続金具又は前記ダイオード接続金具は熱膨張緩衝用の屈曲部を有するものとしても良い。
さらに、前記屈曲部はＵ字型の構造を有するものとしても良い。
さらに、前記コーナーの一つのみが斜角エッジを有するものとしても良い。
さらに、前記斜角エッジは円弧から成るものとしても良い。
さらに、前記太陽電池セルは円形状結晶基板から切り出されたものとしても良い。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明を添付図面に従ってより詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における太陽電池の一部を示す平面図である。図２は、図１の太陽電池を下方から見た側面図である。
太陽電池セル１ａ、１ｂ、１ｃは同一平面上に配置されている。これらの太陽電池セル１ａ、１ｂ、１ｃは多数配置された太陽電池セル群の一部を示したものである。各太陽電池セルの少なくとも１つのコーナーは部分的に除去された斜角エッジを有し、その除去された斜角エッジに合わせて三角形平板型ダイオード２ａ、２ｂが配置されている。太陽電池セル１ａ及び１ｂは表側の集電電極としてそれぞれ表側電極４ａから４ｃ及び４ｄから４ｆを有し、裏側の集電電極として裏側電極７ａ及び７ｂを有している。これら各電極は銀を含んだ材料から成り、表面に薄い金の層を有することが好ましい。
太陽電池接続金具８ａは、太陽電池セル１ａの表側電極４ａ、４ｂ、４ｃ、と太陽電池セル１ｂの裏側電極５ｂを接続する短冊状の突設部、及び、太陽電池セル１ｂの裏側電極５ｂとダイオード２ａの表側電極６ａを接続する短冊状の突設部、及び、各突設部を互いに接続する接続部とから成る櫛型形状を有している。太陽電池接続金具８ｂも同様な形状と構造を持って太陽電池セル１ｂの表側電極４ｄ、４ｅ、４ｆ、太陽電池セル１ｃの裏側電極及びダイオード２ｂの表面電極６ｂに接続されている。
受光面が太陽電池セルの表側である場合には、受光面を遮蔽することを避けるために、太陽電池接続金具の接続部は太陽電池セルの裏側に配置することが好ましい。また、本実施の形態では各太陽電池セルは表面電極を３つ有するが、これに限られるものではなく少なくとも１つ有すれば良く、太陽電池接続金具の突設部の数も表面電極の個数に併せて増減しても良い。太陽電池接続金具８ａ、８ｂは銀を材料に含むことが好ましい。
また、太陽電池セル１ａの裏側電極５ａとダイオード２ａの裏側電極７ａとがダイオード接続金具３ａにより接続されており、隣り合う太陽電池セル１ａ及び太陽電池１ｂとは太陽電池接続金具８ａにより直列に接続され、太陽電池セル１ａとダイオード２ａはダイオード接続金具３ａにより並列に接続される。同様に、太陽電池セル１ｂの裏側電極５ｂとダイオード２ｂの裏側電極７ｂがダイオード接続金具３ｂにより接続されており、太陽電池接続金具８ｂにより太陽電池セル１ｂ及び１ｃは直列に接続され、太陽電池セル１ｂに対してダイオード２ｂは並列に接続される。ダイオード接続金具３ａ、３ｂは銀を材料に含むことが好ましい。
以上によれば太陽電池セルとダイオードの表裏夫々での接続にダイオード接続金具を用いた場合よりも、部品の点数を１つ、接続点の数を１つ減らすことができる。
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２における太陽電池の一部を示す平面図である。実施の形態１と同様に、太陽電池セル１ａ、１ｂ、１ｃは同一平面上に配置されている。これらの太陽電池セルは多数配置された太陽電池セル群の一部を示したものである。各太陽電池セルの左下のコーナーは部分的に除去された斜角エッジを有し、その除去された部分に合わせて三角形平板型ダイオード２ａ、２ｂが配置されている。太陽電池セル１ａ及び１ｂは表側の集電電極としてそれぞれ表側電極４ａから４ｃ及び４ｄから４ｆを有し、裏側の集電電極として裏面の概ね全体を覆うように裏側電極を有している。
太陽電池セル１ａの表側電極４ａ、４ｂ、４ｃと太陽電池セル１ｂの裏側電極は太陽電池接続金具８ｂ、８ｃ、８ｄにより接続される。太陽電池セル１ｂの裏側電極はさらにダイオード２ａの表側電極に太陽電池接続金具８ａにより接続される。同様に、太陽電池セル１ｂの表側電極４ｄ、４ｅ、４ｆと太陽電池セル１ｃの裏側電極は太陽電池接続金具８ｆ、８ｇ、８ｈにより接続され、太陽電池セル１ｃの裏側電極はさらにダイオード２ｂの表側電極に太陽電池接続金具８ｅにより接続される。
太陽電池セル１ａの裏側電極とダイオード２ａの裏側電極はダイオード接続金具３ａにより接続される。同様に、太陽電池セル１ｂの裏側電極とダイオード２ｂの裏側電極はダイオード接続金具３ｂにより接続される。
本実施の形態では各太陽電池セルは表面電極を３つ有するが、これに限られるものではなく少なくとも１つ有すれば良く、太陽電池接続金具の数も表面電極の個数に併せて増減しても良い。太陽電池接続金具８ａから８ｈ、及び、ダイオード接続金具３ａ、３ｂは銀を材料に含むことが好ましい。
上記のように構成されたダイオード組込み太陽電池セルにおいては、隣り合う各太陽電池セル同士は直列に接続され、ダイオードは各太陽電池セルに並列に接続される。
したがって、太陽電池セルとダイオードの表側電極どうしの接続を同一形状の接続金具８ａから８ｈを用いて、隣接する太陽電池セルの裏側電極を介して行うことにより、実施の形態１と比べて複雑な形状（櫛型）の接続金具を用いることなく、形状が同等（長方形状）で長さのみの異なる太陽電池接続金具（８ａから８ｈ）とダイオード接続金具（３ａ及び３ｂ）のみの接続金具を用いることによって部品種別を減らすことができる。
以上によれば、太陽電池セルとダイオードの表側電極どうしの接続を同一形状の接続金具を用いて、隣接する太陽電池セルの裏側電極を介して行うことにより、部品種別を減らすことができる。
実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３における太陽電池の一部を示す平面図である。図５は、図４の太陽電池を下方から見た側面図である。
太陽電池セル１ａ、１ｂ、１ｃは同一平面上に配置されている。これらの太陽電池セル１ａ、１ｂ、１ｃは多数配置された太陽電池セル群の一部を示したものである。各太陽電池セルの少なくとも１つのコーナーは部分的に除去された斜角エッジを有し、その除去された斜角エッジに合わせて三角形平板型ダイオード２ａ、２ｂが配置されている。太陽電池セル１ａ及び１ｂは表側の集電電極として表側電極４ａから４ｃ及び４ｄから４ｆを有し、裏側の集電電極として裏側電極７ａ及び７ｂを有している。これら各電極は銀を含んだ材料から成り、表面に薄い金の層を有することが好ましい。
太陽電池接続金具８ｉは、太陽電池セル１ａの表側電極４ａ、４ｂ、４ｃ、と太陽電池セル１ｂの裏側電極５ｂとを接続する短冊状の突設部、及び太陽電池セル１ｂの裏側電極５ｂとダイオード２ａの表側電極６ａとダイオード２ｂの裏面電極７ｂとを接続する短冊状の突設部、及び各突設部を互いに接続する接続部とから成る櫛型形状を有している。太陽電池接続金具８ｊも同様な形状と構造を有している。
本実施の形態は実施の形態１とほぼ同様の形態を有するが、実施の形態１では別個に設けた太陽電池接続金具８ａとダイオード接続金具３ｂに代えて、接続金具８ｉを用いている点で異なっている。
上記のように構成されたダイオード組込み太陽電池セルにおいては、隣り合う各太陽電池セル同士は直列に接続され、ダイオードは各太陽電池セルに並列に接続される。
以上によれば、太陽電池セルどうしの直接接続及び太陽電池セルとダイオードの並列接続の、両方の機能を１つの太陽電池接続金具により行うことにより、実施の形態１よりもさらに部品点数を１つ減らし、且つ、製造工程を単純化することができる。
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４における太陽電池の一部を示す平面図である。図７は、図６の太陽電池を下方から見た側面図である。
太陽電池セル１ａ、１ｂ、１ｃは同一面上に配置されている。これらの太陽電池は多数配置された太陽電池セル群の一部を示したものである。各太陽電池セルの左下のコーナーは部分的に除去された斜角エッジを有し、その除去された部分に合わせて三角形平板型ダイオード２ａ、２ｂが配置されている。太陽電池セル１ａ及び１ｂは表側の集電電極として表側電極４ａから４ｃ及び４ｄから４ｆを有し、裏側の集電電極として概ね全体を覆うように裏側電極を有している。
太陽電池セル１ａの表側電極４ａ、４ｂ、４ｃと太陽電池セル１ｂの裏側電極５ｂは太陽電池接続金具８ｂ、８ｃ、８ｄにより接続される。太陽電池セル１ｂの裏側電極５ｂとダイオード２ａの表側電極６ａ及びダイオード２ｂの裏面電極７ｂは太陽電池接続金具８ｋにより接続される。太陽電池接続金具８ｍも同様の構造を有する。
本実施の形態は実施の形態２とほぼ同様の形態を有するが、実施の形態２において別個に設けた太陽電池接続金具８ａとダイオード接続金具３ｂに代えて、１つの太陽電池接続金具８ｋを用いている点で異なっている。
上記のように構成されたダイオード組込み太陽電池セルにおいては、隣り合う各太陽電池セル同士は直列に接続され、ダイオードは各太陽電池セルに並列に接続される。
以上によれば、実施の形態２と比べて部品点数をさらに１つ減らすことができる。
実施の形態５．
図８に本発明の実施の形態５における太陽電池の断面図を示す。
本実施の形態は実施の形態１とほぼ同様の形態を有するが、さらに、太陽電池セル１ａ及び１ｂを保持する保持基板９が接着剤１０により固定されている。ここで、保持基板９は軽量性、耐久性等の理由により、炭素繊維若しくはアラミド繊維により強化されたプラスチックを材料とすることが好ましい。また、接着剤１０は、接着性、密着性及び熱伝導性の理由により、シリコン系接着剤を用いることが好ましい。
さらに、本実施の形態の太陽電池接続金具８ａ及びダイオード接続金具３ａは、図に示すようなＵ字型の屈曲部を有する点において実施の形態１と異なっている。
例えば人工衛星に搭載された場合など太陽電池回路の使用温度範囲が広い場合は、銀を母材とする太陽電池接続金具８ａ及びダイオード接続金具３ａと、炭素繊維若しくはアラミド繊維により強化されたプラスチック製の保持基板９との間の線膨張係数の差異により、太陽電池接続金具８ａの太陽電池セル１ａと太陽電池セル１ｂの接続点、及び、ダイオード接続金具３ａの太陽電池セル１ａとダイオード２ａの接合点に熱荷重が加わる。
しかし、本実施の形態においては、図８に示すようなＵ字型の屈曲部を太陽電池接続金具８ａ及びダイオード接続金具３ａに設けて太陽電池接続金具８ａ及びダイオード接続金具３ａの剛性を低下させることにより、上記の熱荷重が低減される。
上記説明で明らかなように、太陽電池接続金具８ａ及びダイオード接続金具３ａの屈曲部は、その加工の容易性の理由から本実施の形態のＵ字型とすることが好ましいが、これに限られるものではない。熱膨張による接合点の熱荷重を低減できるように太陽電池接続金具８ａ及びダイオード接続金具３ａの剛性を低下させるものであれば良い。例えば、蛇腹型、Ｗ（Ｍ）型又はＺ型等でも良い。
また、本実施の形態の屈曲部は、他の実施の形態における太陽電池接続金具又はダイオード接続金具に適用することもできる。
以上によれば、広い温度範囲において太陽電池回路を使用した場合に太陽電池セル及びダイオードの上の接合点に加わる熱荷重を低減して、接続の信頼性を向上することができる。
実施の形態６．
太陽電池には種々の製造方法があるが、円柱状の珪素もしくは化合物半導体結晶から切り出した円盤状結晶基板（ウェハ）１２に不純物を拡散してＰＮ接合面を形成する、若しくは半導体層を結晶基板上に形成してＰＮ接合面を形成する製造手法が一般的である。
図１１は、本発明の実施の形態６において、矩形平板状の太陽電池セルを円盤状結晶基板１２から製造する場合の結晶基板１２と太陽電池セル１の形状を示す。
本実施の形態においては、円盤状結晶基板１２から矩形平板状の太陽電池セル１を切り出す際に、円盤状結晶基板１２の直径を対角線とする正方形よりも大きな正方形として切り出す。さらに、太陽電池セル１の各辺の中心線から４つの太陽電池セルとして分割する。この手法により、１枚の円盤状結晶基板１２から、１つのコーナーが部分的に除去された斜角エッジ１４を成す切り欠き部１３を有する４つの太陽電池セルを取り出すことができる。
例として、円盤状結晶基板１２が１００ｍｍの直径を有する場合、直径１００ｍｍの円内において最大の正方形１１のサイズは、エッジクリアランス要求を無視すれば、７０ｍｍ×７０ｍｍである。この正方形は３５ｍｍ×３５ｍｍの４つのセルを提供し、それぞれ１，２２５平方ｍｍの太陽電池セル面積を画定する。
これに対して、例えば、対角が１２０ｍｍの正方形（８４．８ｍｍ×８４．８ｍｍ）の太陽電池セル１として切り出し、４つの太陽電池セルとして分割すれば、それぞれ１つのコーナーに斜角エッジ１４を有する１６９０．５平方ｍｍの太陽電池セル面積を得ることができる。
シリコン及びヒ化ガリウムタイプ両方を用いる宇宙船用太陽電池セルの製造において非常に一般的な基板は、直径１００ｍｍの丸い半導体材料である。他の直径サイズ例えば７５ｍｍ、１２５ｍｍ及び１５０ｍｍが挙げられるが、ここで記載される技術が同様に適用され得る。
図１２に本実施の形態の手法により得られた太陽電池セル１ａ、１ｂ、１ｃを配置した太陽電池の組立図の例を示す。
上記手法により製造した太陽電池セル１ａ、１ｂ、１ｃにおける斜角エッジ１４の三角形の切り欠き部１３にダイオード２ａ、２ｂを配置すれば、同一平面状に各太陽電池セルとダイオードを隙間なく配置することができる。
太陽電池接続金具８ａは、太陽電池セル１ａの表側電極４ａ、４ｂ、４ｃ、と太陽電池セル１ｂの裏側電極を接続する短冊状の突設部、及び太陽電池セル１ｂの裏側電極とダイオード２ａの表側電極６ａを接続する短冊状の突設部、及び各突設部を互いに接続する接続部とから成る櫛型形状を有している。太陽電池接続金具８ｂも同様な形状と構造を持って太陽電池セル１ｂの表側電極４ｄ、４ｅ、４ｆ、太陽電池セル１ｃの裏側電極及びダイオード２ｂの表面電極６ｂに接続されている。
また、太陽電池セル１ａの裏側電極とダイオード２ａの裏側電極とがダイオード接続金具３ａにより接続されており、隣り合う太陽電池セル１ａ及び太陽電池１ｂとは直列に太陽電池接続金具８ａにより直列に接続され、太陽電池セル１ａ及び１ｂとダイオード２ａはダイオード接続金具３ａにより並列に接続される。同様に、太陽電池セル１ｂの裏側電極とダイオード２ｂの裏側電極がダイオード接続金具３ｂにより接続されており、太陽電池接続金具８ｂにより太陽電池セル１ｂ及び１ｃは直列に接続され、これらに対してダイオード２ｂは並列に接続される。
上記では実施の形態１に適用したが、本実施の形態の手法により得られた太陽電池セルは、実施の形態２から５までのダイオード組込み太陽電池セルを構成する太陽電池セルとして用いることができる。
本実施の形態の太陽電池セルを用いることにより、円盤状結晶基板１２から太陽電池セルを切り出す際の端材部分１５ａ〜１５ｄ（図１１に示す）の面積を少なくすることができる。さらに、切り出された太陽電池セルの切り欠き部１３とダイオードを組み合せることにより、太陽電池モジュール内の無駄な面積の発生を回避することができる。
実施の形態７．
図１３は、本発明の実施の形態７において、太陽電池セルを円盤状結晶基板１２から製造する場合の円盤状結晶基板１２と太陽電池セル１の形状を示す。
本実施の形態の太陽電池セル１においては、実施の形態６の太陽電池セルに対して円盤状結晶基板１２の円弧部分を残すことにより、初期の結晶基板材料から製造する場合の太陽電池セルとして使用可能な部分が増加する。
図１３には、１枚の円盤状結晶基板１２から切り出した、２つの短辺に円弧部分を残した２枚の太陽電池セル１を示す。太陽電池セル１からは円の中心からΘの角度で端材部分１５ａ、１５ｂが切断される。Θは６０度、９０度が通常であるが、場合によっては０度の場合も在り得る。
本実施の形態においては、実施の形態６における円盤状結晶基板１２の端材部分１５ｃ及び１５ｄ（図１１に示す）に相当する部分は無くなる。
例として１００ｍｍ直径の円盤状結晶基板１２の場合、直径１００ｍｍ円内において最大の正方形１１のサイズは、エッジクリアランス要求を無視すれば、７０ｍｍ×７０ｍｍである。従って、直径５０ｍｍ、切断角度Θの円弧部分付き太陽電池セル１は、Θ＝６０度の場合に、それぞれ３，６９９平方ｍｍの太陽電池セル面積を画定する。
以上によれば、直径１００ｍｍのウェハから太陽電池セルとして使用可能な面積は７０ｍｍ×７０ｍｍの矩形太陽電池セルの面積４，９００平方ｍｍから７，３８９平方ｍｍへ大幅に向上し、初期製作費用の大幅な削減ができる。
図１４に本実施の形態における円弧付き太陽電池セルを有効に太陽電池に配置する組立図の例を示す。
円弧付き太陽電池セル１ａ、１ｂ、１ｃは、同一平面上にそれぞれ直線の長辺と短辺を向かい合わせて配置されている。その太陽電池セルの列の下には、図１３の空間１３を埋めるように、左右逆に向けられた円弧付き太陽電池セル（点線で図示）の列が嵌合的に配置されている。ダイオード２ａ及び２ｂは、太陽電池セルの列と列の隙間を埋めるように配置される。
太陽電池接続金具８ａは、太陽電池セル１ａの表側電極４ａ、４ｂ、４ｃ、と太陽電池セル１ｂの裏側電極を接続する短冊状の突設部、及び、太陽電池セル１ｂの裏側電極とダイオード２ａの表側電極６ａを接続する短冊状の突設部、及び、各突設部を互いに接続する接続部とから成る櫛型形状を有している。太陽電池接続金具８ｂも同様な形状と構造を持って太陽電池セル１ｂの表側電極４ｄ、４ｅ、４ｆ、太陽電池セル１ｃの裏側電極及びダイオード２ｂの表面電極６ｂに接続されている。
また、太陽電池セル１ａの裏側電極とダイオード２ａの裏側電極とがダイオード接続金具３ａにより接続されており、隣り合う太陽電池セル１ａ及び太陽電池１ｂとは太陽電池接続金具８ａにより直列に接続され、太陽電池セル１ａとダイオード２ａはダイオード接続金具３ａにより並列に接続される。同様に、太陽電池セル１ｂの裏側電極とダイオード２ｂの裏側電極がダイオード接続金具３ｂにより接続されており、太陽電池接続金具８ｂにより太陽電池セル１ｂ及び１ｃは直列に接続され、太陽電池セル１ｂに対してダイオード２ｂは並列に接続される。
本実施の形態では、実施の形態１と同様の形態により各太陽電池セル及びダイオードを接続したが、実施の形態２から５を適用しても良い。
本実施の形態のように、円弧付き太陽電池セルを嵌合的に配置して太陽電池モジュールを構成することにより、太陽電池モジュールの未使用の空間を小さくすることができる。また、平板型ダイオードを配置することによりさらに未使用の空間を有効に利用することができる。
さらに、太陽電池は初期製作費において、円盤状結晶基板１２の無駄を無くし、円盤状結晶基板１２から切り出すための加工工数の低減および太陽電池モジュールの受光面積の増大による効率化ができる。
最後に、以上の全てに共通に使用されるダイオードの形状について述べる。
図１５に本発明で使用されるダイオードの形状を示す。図１５（ａ）から（ｃ）には三角形形状ダイオード、（ｄ）から（ｆ）には四角形形状ダイオード、（ｇ）から（ｈ）には円形形状ダイオードを示す。各ダイオードの厚さは太陽電池セルの厚さとほぼ同じものである。
実施の形態１から実施の形態７のいずれかで使用するダイオードとしては、図１５（ａ）の２等辺直角三角形が好ましいが、太陽電池セルの形状を変化させた場合にはダイオードの配置空間の形状に応じて、図１５（ｂ）のダイオードの方が無駄な空間を小さくできる場合もある。
また、実施の形態６又は実施の形態７のように、ダイオード周辺の無駄な空間を認める場合には、ダイオード形状は空間利用効率以外の例えば、ダイオード製作費用等の要素と太陽電池セルの配置方法によるダイオード配置空間の形状に基づいて選定されることになり、図１５（ｃ）から（ｆ）の形状を使用した方が良い場合もある。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る太陽電池は、初期製作費において円形状結晶基板から太陽電池セルを切り出すための加工工数の無駄を減少でき、組立て工数を削減でき、さらに、太陽電池の受光面積を増大できる。
【図面の簡単な説明】
図１に本発明による実施の形態１における太陽電池の平面図を示す。
図２に本発明による実施の形態１における太陽電池の側面図を示す。
図３に本発明による実施の形態２における太陽電池の平面図を示す。
図４に本発明による実施の形態３における太陽電池の平面図を示す。
図５に本発明による実施の形態３における太陽電池の側面図を示す。
図６に本発明による実施の形態４における太陽電池の平面図を示す。
図７に本発明による実施の形態４における太陽電池の側面図を示す。
図８に本発明による実施の形態５における太陽電池の断面図を示す。
図９に従来のダイオード組込み太陽電池セルの平面図を示す。
図１０に従来のダイオード組込み太陽電池セルの断面図を示す。
図１１に本発明による実施の形態６における太陽電池の形状を示す。
図１２に本発明による実施の形態６における太陽電池の組立図を示す。
図１３に本発明による実施の形態７における太陽電池の形状を示す。
図１４に本発明による実施の形態７における太陽電池の組立図を示す。
図１５に本発明に使用されるダイオードの形状を示す。

Claims

平板状の第１及び第２の太陽電池セルと、
前記第１の太陽電池セルに並列に接続されるダイオードと、
前記第１の太陽電池セルの表面に設けられた複数の表側電極と前記第２の太陽電池セルの裏面に設けられた裏側電極と前記ダイオードの表面に設けられた表側電極とを接続する単一の太陽電池接続金具であって、
前記第１の太陽電池セルの前記複数の表側電極と前記第２の太陽電池セルの前記裏側電極とを接続する複数の短冊状の第１接続部と、
前記第２の太陽電池セルの前記裏側電極と前記ダイオードの前記表側電極とのみを接続し、前記第１の太陽電池セルの前記複数の表面電極には前記第１接続部を介してのみ接続される少なくとも１つの短冊状の第２接続部と、を有し、
前記第１接続部及び前記第２接続部は太陽電池セルの受光面側と反対側で接続されて成る太陽電池接続金具と、
前記第１の太陽電池セルの裏面に設けられた裏側電極と前記ダイオードの裏面に設けられた裏側電極とを接続するダイオード接続金具とを備え、
前記第１の太陽電池セル及び前記第２の太陽電池セルは４個のコーナーを有するほぼ矩形の平板太陽電池セルであり、前記コーナーの少なくとも一つが部分的に除去された斜角エッジを有し、該除去されたコーナーの領域に斜角エッジに隣接して前記ダイオードが配置されて成り、
前記太陽電池接続金具は、前記第２の太陽電池セルの前記裏側電極と前記ダイオードの前記表側電極との間に設けられた段差を利用するように熱膨張緩衝用の屈曲部を有することを特徴とする太陽電池。
平板状の第１及び第２の太陽電池セルと、
前記第１の太陽電池セルに並列に接続されるダイオードと、
前記第１の太陽電池セルの表面に設けられた複数の表側電極と前記第２の太陽電池セルの裏面に設けられた裏側電極とを接続する第１の太陽電池接続金具と、
前記第２の太陽電池セルの前記裏側電極と前記ダイオードの表面に設けられた表側電極とのみを接続し、前記第１の太陽電池セルの表面電極には接続されていない第２の太陽電池接続金具と、
前記第１の太陽電池セルの裏面に設けられた裏側電極と前記ダイオードの裏面に設けられた裏側電極とを接続するダイオード接続金具とを備え、
前記第１の太陽電池セル及び前記第２の太陽電池セルは４個のコーナーを有するほぼ矩形の平板太陽電池セルであり、前記コーナーの少なくとも一つが部分的に除去された斜角エッジを有し、該除去されたコーナーの領域に斜角エッジに隣接して前記ダイオードが配置され、
前記第２の太陽電池接続金具は、前記第２の太陽電池セルの前記裏側電極と前記ダイオードの前記表側電極との間に設けられた段差を利用するように熱膨張緩衝用の屈曲部を有することを特徴とする太陽電池。
４個のコーナーを有し、前記コーナーの少なくとも１つが部分的に除去されて成る斜角エッジを有するほぼ矩形の平板状の太陽電池セルと、
前記除去されたコーナーの領域に斜角エッジに隣接して配置されたダイオードと、
を含むダイオード組込み太陽電池セルが少なくとも２つ連続的に隣接して配置され、
第１のダイオード組込み太陽電池セルの表側電極と前記第１のダイオード組込み太陽電池セルに隣接する第２のダイオード組込み太陽電池セルの裏側電極とを接続する短冊状の第１接続部と、
前記第１のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの表側電極と前記第２のダイオード組込み太陽電池セルの裏側電極とを接続する接続部であって、前記第２のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの裏側電極まで延設され、前記第１のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの表側電極と前記第２のダイオード組込み太陽電池セルの裏側電極と前記第２のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの裏側電極とのみを接続し、前記第１のダイオード組込み太陽電池セルの表側電極には前記第１接続部を介してのみ接続される短冊状の第２接続部と、が接続されてなる太陽電池接続金具と、
前記第１のダイオード組込み太陽電池セルの裏側電極と前記第１のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの裏側電極とを接続する短冊状のダイオード接続金具と、を備え、
前記太陽電池接続金具は、前記第２のダイオード組込み太陽電池セルの前記裏側電極と前記第１のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの前記表側電極との間に設けられた段差を利用するように熱膨張緩衝用の屈曲部を有することを特徴とする太陽電池。
４個のコーナーを有し、前記コーナーの少なくとも１つが部分的に除去されて成る斜角エッジを有するほぼ矩形の平板状の太陽電池セルと、
前記除去されたコーナーの領域に斜角エッジに隣接して配置されたダイオードと、
を含むダイオード組込み太陽電池セルが少なくとも２つ連続的に隣接して配置され、
第１のダイオード組込み太陽電池セルの複数の表側電極と前記第１のダイオード組込み太陽電池セルに隣接する第２のダイオード組込み太陽電池セルの裏側電極とを接続する複数の短冊状の太陽電池接続金具と、
前記第１のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの表側電極と前記第２のダイオード組込み太陽電池セルの裏側電極とを接続する接続部であって、前記第２のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの裏側電極まで延設され、前記第１のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの表側電極と前記第２のダイオード組込み太陽電池セルの裏側電極と前記第２のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの裏側電極とのみを接続し、前記第１のダイオード組込み太陽電池セルの前記複数の表側電極には接続されていない短冊状のダイオード接続金具と、を備え、
前記ダイオード接続金具は、前記第２のダイオード組込み太陽電池セルの前記裏側電極と前記第１のダイオード組込み太陽電池セルに含まれるダイオードの前記表側電極との間に設けられた段差を利用するように熱膨張緩衝用の屈曲部を有することを特徴とする太陽電池。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の太陽電池において、
前記太陽電池接続金具又は前記ダイオード接続金具は銀を含んだ材料から成ることを特徴とする太陽電池。
請求項１から請求項５に記載の太陽電池において、
前記太陽電池セルの前記表側電極若しくは前記裏側電極又は前記ダイオードの前記表側電極若しくは前記裏側電極が銀を含んでなることを特徴とする太陽電池。
請求項１〜６のいずれか１つに記載の太陽電池において、
前記屈曲部はＵ字型の構造を有することを特徴とする太陽電池。
請求項１から請求項７に記載の太陽電池において、
前記コーナーの一つのみが斜角エッジを有することを特徴とする太陽電池。
請求項１から請求項８に記載の太陽電池において、
前記斜角エッジは円弧から成ることを特徴とする太陽電池。
請求項１から請求項９に記載の太陽電池において、
前記太陽電池セルは円形状結晶基板から切り出されたものであることを特徴とする太陽電池。