JP4138799B2

JP4138799B2 - インターコネクタ付き太陽電池セル、その製造方法、太陽電池ストリング、および、その太陽電池ストリングを用いる太陽電池モジュール

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Publication number: JP4138799B2
Application number: JP2005363762A
Authority: JP
Inventors: 正寛大狹; 佳伸梅谷; 好夫片山; 大輝山本
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Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: JP2007165790A

Description

この発明は、太陽電池セル同士を接続するインターコネクタを有する太陽電池セル、その製造方法、太陽電池ストリング、および、その太陽電池ストリングを用いる太陽電池モジュールに関し、より詳しくは、太陽電池セルがインターコネクタによって接続される際に各太陽電池セルに生ずる反りを低減することのできるインターコネクタに関するものである。

太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池は、近年、特に地球環境問題の観点から次世代のエネルギー源としての期待が急激に高まっている。太陽電池としては、化合物半導体または有機材料を使ったものなど、様々な種類があるが、現在、主流となっているのは、半導体であるシリコン結晶を用いたものである。太陽光発電システムが急速に普及するにつれ、太陽電池セルの製造コストの低減は必要不可欠となっており、製造コストの低減において、基板材料であるシリコンウェハの大型化および薄型化は非常に有効な手段である。

しかしながら、シリコンウェハの大型化、薄型化に伴い、従来より用いられてきた０．２％荷重が１３〜１５ｋｇｆであるボビン巻きされたインターコネクタ（隣接する太陽電池セルを電気的に接続するための細長い導電部材、図１３，図１５のインターコネクタ１１を参照）と太陽電池セルの電極（図１４，図１５の電極１８a、１８ｂを参照）をそのまま使用して太陽電池ストリング（図１５参照）を製造しようとすると、太陽電池セルの電極とインターコネクタとを接続するための加熱工程において、太陽電池セルの基板材料であるシリコンと、インターコネクタの基材である銅との熱膨張係数差により、室温まで温度が低下した際に太陽電池セルが大きく反るという問題が生じる。

ここで０．２％荷重とは、線材の長さが０．２％伸びるのに要する張力の大きさであり、図２１に示すように、荷重後の長さがＬ１（荷重前の長さＬ０の１．００２倍）となる引張り荷重に相当する。

また、太陽電池セルに生じた反りは、自動化されたモジュール作製ラインの搬送系において搬送エラーやセル割れを引き起こす原因となる。また、複数の太陽電池セルがインターコネクタによって電気的に接続された状態（以下、この発明において「ストリング」と呼ぶ）では、各太陽電池セルに反りがあると、モジュール作製のための樹脂封止工程においてストリングを構成する各太陽電池セルに局部的に強い力が加わり、太陽電池セルに割れが生ずる原因となる。

このような問題に対処するため、隣接する太陽電池セルの電極を電気的に接続するための細長い導電部材を備え、導電部材はその両端が太陽電池セルの電極に接続される接続部であり、接続部の少なくとも１つは断面積が局部的に縮小された複数の小断面積部を有するインターコネクタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなインターコネクタを用いれば、インターコネクタは接続部の少なくとも１つが導電部材の長手方向に沿って並んだ小断面積部を有するので、他の箇所に比べて比較的強度の弱い小断面積部が反った太陽電池セルの元の形状に戻ろうとする力により延伸し、結果として太陽電池セルに生ずる反りが低減される（図１６〜２０参照）。

また、上述のように小断面積部が延びることにより太陽電池セルの反りが低減されるので、太陽電池セルに加わる熱ストレスを気にすることなく太陽電池セルの電極の全面にインターコネクタの接続部を接合でき、接続後の信頼性に優れる。
特開２００５−１４２２８２号公報

上述のインターコネクタを用いれば、太陽電池モジュールの製造工程中で、例えば太陽電池セルの電極とインターコネクタとを接続するための加熱工程での熱履歴等により、インターコネクタの長手方向への伸縮をインターコネクタの局所的に縮小された小断面積部に局所的に集中するという問題があった。そのため、伸縮力を分散する目的で小断面積部を数多く加工する必要があり、インターコネクタ自体の製造コストの増大につながるという点であまり好ましくはなかった。

また、インターコネクタの接続時の熱サイクルによるインターコネクタの長手方向のストレスや、太陽電池モジュール作成時の熱サイクルによるインターコネクタの長手方向のストレス、例えば太陽電池モジュールの封止樹脂の軟化流動によるインターコネクタの長手方向のストレスや、モジュール完成設置後の熱サイクルによるインターコネクタの長手方向のストレス等に対して局所的に縮小された場合、小断面積部に同方向のストレスが局所的に集中して加わりインターコネクタが断線する可能性があり、長期的な信頼性に課題があった。

また、細長い導電部材を備えたインターコネクタは連続してリール状に収納されるのが扱いやすく、リール状に巻き取りもしくは引き出される時にインターコネクタは局所的に縮小された小断面積部に張力は集中することとなり、インターコネクタへのダメージおよび変形が生じ製造不良につながるという点であまり好ましくはなかった。

また、時にインターコネクタの切欠き部が互いに干渉してスムーズにリール状に巻き取りもしくは引き出しが効率よく出来ない可能性があるだけでなく、切欠き部の引っ掛かりにもかかわらず強引にインターコネクタのセルへのセッティングを進めるとインターコネクタへのダメージおよび変形につながったり、モジュール作製ラインのインターコネクタの供給を行う搬送系における搬送エラーにつながるという点であまり好ましくはなかった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、太陽電池セルとの接続後に太陽電池セルに生ずる反りを低減でき、接続後の信頼性にも優れたインターコネクタ付き太陽電池セル、その製造方法、太陽電池ストリング、および太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本願発明のインターコネクタ用太陽電池セルは、半導体基板の表面または裏面に電極が形成された太陽電池セルと、太陽電池セルに接続されるインターコネクタとを備える。半導体基板の厚さは１８０μｍ以下であり、インターコネクタは電極と太陽電池セルの表面または裏面上で接続される帯状の導電体部材を含む。導電体部材は、太陽電池セルの電極形成面上において、半導体基板に形成された電極と接続される部分と接続されない部分を有し、電極の長手方向と導電体部材の長手方向が合うように配置されている。電極を構成する電極材料は、一線上の所定箇所において、導電体部材と接続されないように迂回する空隙部を形成している。導電体部材は、その０．２％荷重が
０.１ｋｇｆ≦Ｆ≦０．２７２ｅ^{０．０２０Ｂ}
Ｆ：０．２％荷重［ｋｇｆ］
Ｂ：半導体基板の厚さ［μｍ］
の不等式を満たす値である。

本発明のインターコネクタ付き太陽電池セルを製造するための方法は、太陽電池セルの電極とインターコネクタとを、ヒーター加熱、ランプ加熱、およびリフロー方式のいずれか１つによって接続する工程を備える。また、本発明の太陽電池モジュールは、互いに隣接する太陽電池セルがインターコネクタによって接続された太陽電池ストリングを封止する封止材と、太陽電池ストリングから封止材を介して外部に延びる一対の外部端子とを備える。

この発明によれば、インターコネクタと太陽電池セルとの熱膨張係数差による応力が著しく緩和されるので、その結果として太陽電池セルに生ずる反りが低減されるとともにインターコネクタと太陽電池セルの接続の信頼性も向上する。

また、上述のように太陽電池セルの反りが低減されるので、モジュール作製ラインの搬送系における搬送エラーやセル割れの発生が防止される。また、モジュール作製のための樹脂封止工程におけるセル割れも防止されるので、太陽電池モジュールの歩留と生産性が向上する。

また、モジュール作製のためのセッティング工程や熱処理工程や樹脂封止工程等におけるインターコネクタの断線も防止されるので、太陽電池モジュールの歩留と生産性が向上する。

この発明の実施の形態におけるインターコネクタは、図１等に示すように、帯状の導電部材３で形成されており、導電部材３は、好ましくは直線状に形成されている。さらに好ましくは、ストレスリリーフ箇所は平面型に形成されており、太陽電池セルの表面に対して隙間なく平行に配置することが可能である。

さらに、導電部材からなるインターコネクタは、全体もしくは少なくとも一箇所以上低耐力の箇所が設けられており、０．２％荷重が１０．０ｋｇｆ以下である導電部材で形成されていることが望ましく、好ましくはインターコネクタの全体が同一の導電部材で形成されていることが望ましい。

ここで、太陽電池セル２には、アモルファス、多結晶、単結晶シリコンなどの元素半導体、ＧａＡｓなどの化合物半導体などを用いて形成されたものが含まれる。

導電部材３は、箔状、板状などの帯状に形成された導電体からなり、リール状に収納可能に形成された導電体からなることが好ましい。

導電部材が帯状である場合、その幅Ｗは、０．５〜５．０ｍｍ程度が好ましく、０．５〜３．０ｍｍ程度がさらに好ましく、２.５ｍｍ程度が特に好ましい。また、厚さＴは、０．０５〜０．５ｍｍ程度が好ましく、０．０５〜０．３ｍｍ程度がさらに好ましく、０．２ｍｍ程度が特に好ましい。

太陽電池セル２は半導体基板の表面または裏面に電極が形成され、前記電極は半導体基板の一側端部側から反対側の側端部側にわたって形成され、導電部材３は半導体基板の一側端部側から反対側の側端部側にわたって前記電極に接続されているのが好ましい。

また、導電部材の一端又は両端は複数本に分岐されていてもよい。例えば、隣接する太陽電池セルの一方がその受光表面に複数の電極を備え、他方がその裏面に１つの電極を有している場合、一端が複数本に分岐された導電部材からなるインターコネクタを用いてもよい。

導電部材には、種々の金属、合金などが含まれ、具体的には、Ａｕ，Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉなどの金属、およびこれらの合金が含まれ、なかでもＣｕを用いることが好ましい。

また、導電部材はハンダめっきが施されていることが好ましい。ハンダめっきが施されたインターコネクタは、太陽電池セルの銀電極と確実に接続される。

０．２％荷重が１０．０ｋｇｆ以下の導電部材を用いたインターコネクタは、０．２％荷重が１３〜１５ｋｇｆ程度である従来のインターコネクタに比べて、伸縮応力に対して強度が弱くなっているため、比較的弱い力で延伸される。このため、反った太陽電池セルが元の形状に戻ろうとする復元力により延伸し太陽電池セルの反りを低減するのに寄与する。

また、インターコネクタを部分的に切欠いて小断面積部部分を有する延伸しやすい構造を兼ね備え、部分的に低耐力の箇所を設けてインターコネクタ全体の０．２％荷重を小さくしても構わない。小断面積部部分を変えることで、０．２％荷重がおおよそ０．１ｋｇｆ以上に調整が可能である。

(実施の形態１)
小断面積部は、例えば、図１および２に示す形状（実施の形態１）とすることができる。図１は導電部材の断面が方形であり、例えば導電部材の相対する側面にそれぞれ切欠き形成された一対の切欠き部により小断面積部が形成された場合の形状例を示す。図２は導電部材の断面が方形であり、インターコネクタ内部に形成された切欠き部により小断面積部が形成された場合の形状例を示す。なお、図１および２のそれぞれにおいて、（ａ）は接続部の正面図、（ｂ）は接続部の側面図、（ｃ）は接続部の底面図をそれぞれ示している。

実施の形態１のうちの、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す形態においては、小断面積部７は、インターコネクタの長手方向にＳ３、短手方向にＤ３の範囲で導電部材３の対向する２側面３ａ，３ｂがそれぞれ長手方向に沿って交互に屈曲するように切り欠いて形成されることにより、ストレスリリーフ箇所Ｘ２の断面がインターコネクタの長手方向に沿って連続的に変化する断面積を備える。

図１に示す形態は、互いの切欠き部が長手方向に沿って重なりがない一例であるが、互いの切欠き部の一部が長手方向に沿って重なりを持っても構わない。図１では切欠き部形状が台形であるが、切り欠き部隅が湾曲しても構わない。また、互いの台形状切り欠きの斜辺により、長手方向に対して小断面積部７が同方向斜めに流れるようになっている。また、台形状切り欠き形状により、導電部材側面と台形の切欠き部斜辺によりなす角度が鈍角であるが故にインターコネクタのストレスリリーフ箇所は引っ掛かりにくい構造を備えている。つまり、連続したインターコネクタをリールなどに巻き取る場合やリールなどから引き出す場合、もしくはモジュール製造工程中にてインターコネクタを太陽電池セルに接続すべくセッティングする場合などにおいて、インターコネクタ同士や他の部材と干渉することが回避できる。つまり、太陽電池セルに接続するまでにインターコネクタへの過剰なストレスや引っ掛かりによる応力に起因するインターコネクタ自身の変形や断線などのダメージの回避もしくは低減が可能となる。

ここで、導電部材が板状でその幅Ｗ３が２．５ｍｍ程度、厚さＴ３が０．２０ｍｍ程度の場合はＳ３は１〜５ｍｍ程度、Ｄ３は０．５〜１．５ｍｍ程度が特に好ましい。小断面積部７の最小幅は０.５〜１.５ｍｍ程度とするのが好ましい。

また、対向する台形の切欠き部の相対する斜辺により定義される小断面積部の幅ＷＢと帯状の導電部材側面に相対する台形の切欠き部の上辺とで定義される小断面積部の幅ＷＡはＷＢ＞ＷＡが好ましい。これにより、複数箇所（本実施の形態では２箇所）ある幅ＷＡの小断面積部にて延伸することにより、インターコネクタの長手方向に形状を変形させる事が容易となり、且つ、複数箇所にて延伸を分散することが可能となる。また、図１のインターコネクタは、ストレスリリーフ部の形状が点対称であるため、延伸を効率よく分散することが可能となる。

特に、０．２％荷重が１０．０ｋｇｆ以下の導電部材を用いたインターコネクタにおいては、図１に示すような長手方向に沿って連続的に変化する断面積を備えるインターコネクタを用いることで、より効果的に太陽電池セルに生ずる反りを低減しつつ小断面積部の断線を回避できる。

図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す形態においては、小断面積部７は、インターコネクタの長手方向にＳ８、短手方向にＤ８の範囲で導電部材３の内平面に矩形状に切り欠いた切欠き部を長手方向に２個備え、短手方向に互いにずれて配置されている。導電部材３の内平面に矩形状の切欠き部を備えることでインターコネクタが分岐され、これによりストレスリリーフ箇所Ｘ８の断面が分散的に変化する断面積を備える。また、矩形の切欠きの隅が湾曲している場合には、ストレスリリーフ箇所Ｘ８の断面がインターコネクタの長手方向に沿って連続的に変化する断面積をも備える。図２においては、導電部材３の内平面に矩形状に切り欠いた切欠き部を長手方向に２個備え、短手方向に互いにずれて配置されているが、切欠き部は２個以上であっても構わなく、短手方向に互いにずれて配置されなくても構わない。

短手方向に互いにずれて配置されている場合は断面積がより小さい小断面積部が主に長手方向に延伸されることになるが、電流の経路は断面積が大きい方の小断面積部の方であるが故に、延伸により断面積の変化が少なく安定しており、発電された電力を効率よく集電できるインターコネクタとなる。

ここで、導電部材が板状でその幅Ｗ８が２．５ｍｍ程度、厚さＴ８が０．２０ｍｍ程度の場合はＳ８は０．１〜２ｍｍ程度、Ｄ８は１〜２．０ｍｍ程度が特に好ましい。Ｚ８は０〜０．５ｍｍ、小断面積部７の最小幅は０.２５〜１.５ｍｍ程度とするのが好ましい。

特に、０．２％荷重が１０．０ｋｇｆ以下の導電部材を用いたインターコネクタにおいては図２示すような断面が分散的に変化する断面積を備えるインターコネクタを用いることによっても、より効果的に太陽電池セルに生ずる反りを低減しつつ小断面積部の断線を回避できる。

次に、上述した０．２％荷重が１０．０ｋｇｆ以下のインターコネクタを用いた０．２％荷重とウエハ反り量の関係を説明する。

表１は太陽電池が略正方形であり、一辺Ａが１５５ｍｍ、半導体基板の厚さＢが１８０μｍの太陽電池に対して、インターコネクタの長さＬ０が２９６ｍｍのインターコネクタ
を太陽電池の電極に半田付けした後のウエハの反り量を測定した結果である。反り量の測定箇所は図２２に示すようにウエハ４隅とウエハの４辺と２本のインターコネクタが接続される線上との交点４箇所の計８箇所である。ウエハの反り量の定義はウエハ中心（図２２における対角線状の破線の交点）に接する平面とウエハ端部との距離であり、図２２（ａ）に示す８箇所（ポイント１〜８）の平均値を太陽電池の反り量Ｃとした。図２２（ｂ）の寸法Ｃ３は、ポイント３の反り量を示している。

Ｃ/Ａを前記導電部材の長手方向に対して太陽電池の中心に対する上記８箇所の太陽電池端の反り量の平均値を前記導電部材の長手方向の太陽電池の幅で除算した値とした場合、Ｃ/Ａ=４．０％以内の場合にウエハの反りによるモジュール工程（ラミネート工程）によるウエハ割れが抑制される関係が得られた。例えば、Ａ=１５５ｍｍの場合のウエハ割れが抑制される反り量Ｃは約６．２ｍｍとなる。

表１に示したサンプル１〜７の０．２％荷重ＦでのＣ/Ａは、次のとおりである。
サンプル１：０．２％荷重Ｆ＝１．７７ｋｇｆでＣ/Ａ＝０．９７％
サンプル２：０．２％荷重Ｆ＝３．６２ｋｇｆでＣ/Ａ＝１．５７％
サンプル３：０．２％荷重Ｆ＝４．４６ｋｇｆでＣ/Ａ＝１．９４％
サンプル４：０．２％荷重Ｆ＝６．１８ｋｇｆでＣ/Ａ＝２．４６％
サンプル５：０．２％荷重Ｆ＝７．７０ｋｇｆでＣ/Ａ＝３．１９％
サンプル６：０．２％荷重Ｆ＝９．６７ｋｇｆでＣ/Ａ＝３．６７％
サンプル７：０．２％荷重Ｆ＝１０．８ｋｇｆでＣ/Ａ＝４．５２％
のデータより、図３のグラフ１に示す０．２％荷重Ｆ−Ｃ/Ａの関係を導き、Ｃ/Ａが４．０％となる０．２％荷重Ｆを求めると、約１０．０ｋｇｆと導き出された。すなわち、太陽電池が略正方形であり、一辺Ａが１５５ｍｍ、半導体基板の厚さが１８０μｍの太陽電池に対して、０．２％荷重Ｆが約１０．０ｋｇｆ以下であれば、太陽電池基板の割れが抑制される事を示す。

同様に、表２に示す一辺Ａが１５５ｍｍ、半導体基板の厚さＢが１６０μｍの太陽電池の場合のデータに基づく、図３のグラフ２から、ウエハ割れが抑制される０．２％荷重Ｆを求めると、約６．５ｋｇｆ以下となる。

同様に、表３に示す一辺Ａが１５５ｍｍ、半導体基板の厚さＢが１２０μｍの太陽電池の場合のデータに基づく、図３のグラフ３から、ウエハ割れが抑制される０．２％荷重Ｆを求めると、約３．０ｋｇｆ以下となる。

上記データを基に半導体基板の厚さＢとＣ/Ａ=４．０％となる０．２％荷重Ｆとの関係（表４に数値データを示す。）をグラフ化したものを、図４のグラフ４に示す。

グラフ４より、
Ｆ＝０．２７２ｅ^0.020B・・・式（１）
の関係が導き出された。すなわち、式（１）の関係を満たすインターコネクタを用いれば良い。

また、切り欠けの無い断面積が同じ導電部材であり０．２％荷重が異なるサンプル１９〜２６に対して、つまり、０．２％引っ張り応力が異なるサンプル１９〜２６に対して表５に示す一辺Ａが１５５ｍｍ、半導体基板の厚さＢが１２０μｍの太陽電池の場合のデータに基づき、０．２％引っ張り応力ＧとＣ/Ａの関係を図４のグラフ５に示す。ここで、「０．２％引張り応力」は、単位面積当たりの０．２％荷重を意味する。

表５に示す一辺Ａが１５５ｍｍ、半導体基板の厚さＢが１２０μｍの太陽電池の場合のデータに基づく、図４のグラフ５から、ウエハ割れが抑制されるＣ/Ａ=４．０％での０．２％引っ張り応力Ｇを求めると、約７．５ｋｇｆ／ｍｍ^２以下となる。

また、導電部材の０．２％引張り応力Ｇは焼き鈍し等の製造工程により任意に調整可能であり、ウエハ割れが抑制されるＣ/Ａ≦４．０％を満たす値であれば構わない。

この発明は、別の観点から見ると、互いに隣接してそれぞれ電極を有する太陽電池セルと、隣接する太陽電池セルの電極を電気的に接続するインターコネクタとを備え、インターコネクタはこの発明による上述のインターコネクタである太陽電池ストリングを提供するものでもある。

この発明による上記太陽電池ストリングにおいて、各太陽電池セルは方形であることが好ましく、各辺が１５５ｍｍ以上であることが好ましい。

また、この発明による上記太陽電池ストリングにおいて、各太陽電池セルは厚さが３００μｍ以下であることが好ましい。

太陽電池セルの表面または裏面に発電電力を集電する電極が形成され、前記電極は太陽電池セルの表面または裏面に偏り無く配置されるのが好ましく、偏り無く配置された電極とインターコネクタを接続し、隣接する太陽電池セルの電極と当該インターコネクタを接続することにより隣接する太陽電池セルと電気的に接続することが好ましい。

インターコネクタが帯状の導電部材３である場合は、前記電極は半導体基板の一側端部側から反対側の側端部側にわたって形成されているのが好ましく、導電部材３は半導体基板の一側端部側から反対側の側端部側にわたって前記電極に接続されているのが好ましい。

つまり、太陽電池セルが大きくなればなるほど、また、薄くなればなるほど、太陽電池セルの反りの問題は顕著になるが、この発明による上述のインターコネクタを用いると、インターコネクタとの接続時に生ずる反りが効果的に低減され、生産性の向上が図られる。

この発明は、さらに別の観点からみると、この発明による上述の太陽電池ストリングを製造するための方法であって、太陽電池セルの電極とインターコネクタの接続部とを、ヒーター加熱、ランプ加熱、およびリフロー方式のいずれか１つによって接続する工程を備える太陽電池ストリングの製造方法を提供するものでもある。

このような製造方法によれば、太陽電池セルの電極とインターコネクタの接続部がヒーター加熱、ランプ加熱、およびリフロー方式のいずれかの方法で接続されることにより、太陽電池セルの電極の全面にわたってインターコネクタが接合され、完成したモジュールの長期信頼性が高められる。

この発明は、さらに別の観点から見ると、太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングを封止する封止材と、太陽電池ストリングから封止材を介して外部に延びる一対の外部端子とを備え、太陽電池ストリングはこの発明による上述の太陽電池ストリングである太陽電池モジュールを提供するものでもある。

太陽電池ストリングを封止材で封止することにより、太陽電池ストリングの耐環境性が高められる。封止材には、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体が用いられる。

この発明による上記太陽電池モジュールは、受光面側にガラスやポリカーボネートなどからなる表面保護層をさらに備え、裏面側にアクリル樹脂からなる裏面フィルムをさらに備え、周囲にアルミニウムからなるフレームをさらに備えても良い。

また、この発明による太陽電池モジュールは、瓦一体モジュール、スレート瓦一体モジュールまたは採光型のモジュール等の様々な太陽電池モジュールとすることができる。

(実施の形態２)
次に、この発明の実施の形態２によるインターコネクタについて、図５〜８に基づいて説明する。

図５は、この発明の実施の形態２によるインターコネクタを示す図である。図６は図５のインターコネクタの拡大図を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図を示す。また図７の（ａ），（ｂ）は太陽電池セルの受光面および裏面の電極配置を示す説明図、図８は図５、図６に示されるインターコネクタが太陽電池セルの受光面電極と裏面電極に接続された状態を示す説明図である。

図６に示されるインターコネクタ１は、例えばハンダめっきが施された導電部材（銅線）３からなり、最大幅Ｗ（図６（ａ）参照）が２．５ｍｍ、最大厚さＴ（図６（ｂ）参照）が０．２０ｍｍである。導電部材の材料として他には銅／アルミ／銅や銅／インバー／銅のクラッド材でも構わない。

図７（ａ）に示される太陽電池セルの受光面電極は、ほぼ平行に配設されたグリッド電極と、該グリッド電極にほぼ直交して配設されたインターコネクタ接合電極である受光面電極８ａで構成され、図７（ｂ）に示される太陽電池セルの裏面電極は、ほぼ平行に破線状に配置された複数のインターコネクタ接合電極である裏面電極８ｂで構成されている。つまり、集電を行う点においては表面電極または裏面電極は半導体基板の一側端部側から反対側の側端部側にわたって形成されるのが好ましく、導電部材は半導体基板の一側端部側から反対側の側端部側にわたって前記電極に接続されるのが好ましい。

以下、各銀電極とインターコネクタの接続工程について説明する。図８に示される太陽電池９は、例えば一辺１５５ｍｍ、厚さ１８０μｍの多結晶シリコン基板から構成されている。また、複数の太陽電池９を接続する低耐力のインターコネクタは銅などで作られた細長い配線材に半田で被覆された導電部材を連続してリール状に収納されたものを設計された長さに切断して用いられる。

次に、図８に示されるように、インターコネクタ１と銀電極を備えた太陽電池セル９が交互に搬送セッティングされる。つまり、インターコネクタ１の上に太陽電池セル９の裏面電極８ｂが重ねられ、該太陽電池セル９の受光面電極８ａ上に別のインターコネクタ１が重ねられ、該インターコネクタ１の上に別の太陽電池セル９の裏面電極８ｂが順次重ねられる。必要な分だけインターコネクタと太陽電池セルが配列された状態で、例えばヒーター加熱を行うことによりインターコネクタ１と各銀電極が半田付けされて接続される。つまり、受光面のメイングリッドに接続されたインターコネクタは隣接するセルの裏面に回りこみ、裏面銀電極に接続される。

このように複数の太陽電池セル２がインターコネクタ１によって互いに電気的に一列に接続された反りの小さい太陽電池ストリング２２が完成する。

このように低耐力のインターコネクタを用いることで、インターコネクタ接続工程での冷却時にかかるセルへの収縮応力を減らすことができる。

(実施の形態３)
次に、この発明の実施の形態３によるインターコネクタについて、図９〜１１に基づいて説明する。図９は、この発明の実施の形態３によるインターコネクタを示す図、図１０の（ａ），（ｂ）はそれぞれ、太陽電池セルの受光面および裏面の電極配置を示す説明図、図１１は図９、図１０に示されるインターコネクタが太陽電池セルの受光面電極と裏面電極に接続された状態を示す説明図である。

図９に示されるインターコネクタ１は、例えばハンダめっきが施された導電部材（銅線）３からなり、最大幅Ｗ（図６（a）参照）が２．５ｍｍ、最大厚さＴ（図６（ｂ）参照）が０．２０ｍｍである。導電部材の材料として他には銅／アルミ／銅や銅／インバー／銅のクラッド材でも構わない。

図９に示されるように、インターコネクタ１は、複数の小断面積部７を有し、例えば図３に示すように各小断面積部７は導電部材３の両側面３ａ，３ｂを幅方向に約０.７５ｍｍずつ湾曲状に切り欠いてなり、導電部材３の長手方向に沿って所定太陽電池セルの受光面銀電極および裏面銀電極に対応して、両銀電極を避けるように並んでいる。

図１０（ａ）は本発明実施例１の結晶シリコン太陽電池セル表電極パターンの例であり、図１０（ｂ）は本発明実施例１の結晶シリコン太陽電池セル裏電極パターンの例である。

図１０（ａ）に示される太陽電池セルの受光面電極は、ほぼ平行に配設されたグリッド電極と、該グリッド電極にほぼ直交して配設されたインターコネクタ接合電極である受光面電極８ａで構成され、図１０（ｂ）に示される太陽電池セルの裏面電極は、ほぼ平行に破線状に配置された複数のインターコネクタ接合電極である裏面電極８ｂで構成されている。つまり、集電を行う点においては表面電極または裏面電極は半導体基板の一側端部側から反対側の側端部側にわたって形成されるのが好ましく、導電部材は半導体基板の一側端部側から反対側の側端部側にわたって前記電極に接続されるのが好ましい。

また、図１０（ａ）に示したように、表電極メイングリッドを構成する受光面電極８ａの中程に２箇所の空隙（非接続部）１０ａが設けられており、これによりメイングリッドは３つに分割されている。さらに、図１０（ｂ）に示したように、裏の銀電極/インターコネクタ接続部と表の銀電極/インターコネクタ接続部が表裏で対称になるように設計する。すなわち、受光面電極８ａに設けられた空隙１０ａに対応する裏面の位置に、裏面電極８ｂが途切れた箇所１０ｂが設けられている。このように設計された太陽電池セルに対してインターコネクタを接続した様子を示したのが、図１１である。図１１は本発明実施の形態２の結晶シリコン太陽電池セルをインターコネクタにより接続した様子を示す断面図である。表電極メイングリッドに設けられた空隙の部分ではインターコネクタはグリッドとは接続されず、この空隙の部分にインターコネクタの小断面積部７を配置するようにする。また、裏面ではアルミ電極部分６ではインターコネクタと太陽電池セルは半田付けされず、銀電極部分でのみ半田付けされる。ここでインターコネクタの小断面積部７の部分にこのアルミ電極を配置するようにする。

また、図１１に示したように、表のインターコネクタと表銀電極との接続部分と、裏のインターコネクタと裏面銀電極との接続部分とがちょうど同じ位置に配置することによって、インターコネクタと太陽電池セルの熱膨張係数差によって生じる応力が表と裏でほぼ等しくなる。したがって、太陽電池セルの反りが起こる原因の一である、セルとインターコネクタ間の熱膨張係数に起因する応力が、表と裏でバランスが保たれる。つまり、上記のような電極パターンにし、各銀電極とインターコネクタが接続しない部分に各小断面積部７を配置することによって、表と裏から等しい力が太陽電池セルにかかることになる。これらの効果によって太陽電池セルの反りが低減され、接続不良やセル割れの発生を防ぐことができる。

次に、各銀電極とインターコネクタの接続工程について説明する。
図１１に示される太陽電池９は、例えば一辺１５５ｍｍ、厚さ２００μｍの多結晶シリコン基板から構成されている。また、複数の太陽電池９を接続するインターコネクタは銅などで作られた細長い配線材に半田で被覆された導電部材を連続してリール状に収納されたものを設計された長さに切断して用いられる。前記インターコネクタは予めストレスリリーフ個所を形成したものをリールに収納していても構わなく、リールから切断した際にストレスリリーフ箇所を形成しても構わない。

次に、図１１に示されるように、インターコネクタ１と銀電極を備えた太陽電池セル９が交互に搬送セッティングされる。つまり、インターコネクタ１の上に太陽電池セル９の裏面電極８ｂが重ねられ、該太陽電池セル９の受光面電極８ａ上に別のインターコネクタ１が重ねられ、該インターコネクタ１の上に別の太陽電池セル９の裏面電極８ｂが順次重ねられる。必要な分だけインターコネクタと太陽電池セルが配列された状態で、例えばヒーター加熱を行うことによりインターコネクタ１と各銀電極が半田付けされて接続される。つまり、受光面のメイングリッドに接続されたインターコネクタは隣接するセルの裏面に回りこみ、裏面銀電極に接続される。

このように、０．２％荷重が１０ｋｇｆ以下のインターコネクタを用いることで、インターコネクタ接続工程での冷却時にかかるセルへの収縮応力を減らすことができる。

また、０．２％荷重が１０ｋｇｆの以下の、図１、図２に示すようなインターコネクタを用いることで、インターコネクタ接続工程での冷却時にかかるセルへの収縮応力を効果的に減らすことができる。つまりインターコネクタを分岐して分散的に変化する断面積を備え、あるいは、インターコネクタの長手方向に沿って連続的に変化する断面積を備えているインターコネクタによって、０．２％荷重が１０ｋｇｆ以下の導電部材においても、ストレスが集中し局所的に断線することを避けることが可能となる。

次に上記太陽電池ストリング１１を用いた太陽電池モジュール２３を、図１２に基づいて説明する。

必要であるならば太陽電池ストリング１１をバスバーと呼ばれるやや太い配線材を用いてストリング同士を直列接続し、このように接続したセル列を封止材２４であるＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）のフィルムで挟み込んだ上で、表面保護層２５であるガラス板と裏面フィルム２６であるアクリル樹脂等で形成されたバックフィルムで挟む。フィルム間に入った気泡を減圧して抜き（ラミネート）、加熱（キュア）するとＥＶＡが硬化して太陽電池セル２が封止される。そのあと、ガラス板の四辺にフレーム２９であるアルミ枠をはめ、太陽電池ストリング２２からを介して外部に延びる一対の外部端子２７，２８に端子ボックスを接続して、太陽電池モジュール２３が完成する。

このように太陽電池モジュール２３は、反りの小さい太陽電池ストリング２２を用いているため、封止材２４による封止工程で太陽電池セル２のセル割れが減少する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

導電部材の横断面が方形である場合の、本発明の実施の形態１の小断面積部の形状の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。導電部材の横断面が方形である場合の、本発明の実施の形態１の小断面積部の形状の他の例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。グラフ１〜３は、表１〜３のデータをグラフ化した図である。グラフ４は、Ｃ／Ａ=４．０％となる場合の半導体基板の厚さＢと０．２％荷重Ｆとの関係をグラフ化した図、グラフ５は、表５のデータをグラフ化した図である。この発明の実施の形態２によるインターコネクタを示す図である。図５に示すインターコネクタを拡大して示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。（ａ），（ｂ）はそれぞれ、太陽電池セルの受光面および裏面の電極配置を示す説明図である。図５、図６に示されるインターコネクタが太陽電池セルの受光面電極と裏面電極に接続された状態を示す説明図である。この発明の実施の形態３によるインターコネクタを示す図である。（ａ），（ｂ）はそれぞれ、太陽電池セルの受光面および裏面の電極配置を示す説明図である。図９、図１０に示されるインターコネクタが太陽電池セルの受光面電極と裏面電極に接続された状態を示す説明図である。本発明の実施の形態の太陽電池ストリングを用いた太陽電池モジュールを示す図である。従来のインターコネクタの一例を示す図である。従来の太陽電池セルの一例を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は裏面図である。従来の太陽電池ストリングを示す説明図である。従来のインターコネクタによって接続された太陽電池セルを示す図である。従来のインターコネクタの接続部の拡大図である。従来のインターコネクタを太陽電池セルの電極に熱を加えて接合する様子を示す説明図である。従来の熱を加えて接合したインターコネクタが室温まで冷却され、太陽電池セルに反りが発生した状態を示す説明図である。従来のインターコネクタの小断面積部が延伸して太陽電池セルの反りが低減された状態を示す説明図である。０．２％荷重の定義を説明するための図である。ウエハ反り量Ｃの定義を説明するための図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１インターコネクタ、２，１２，２０太陽電池セル、３，３３導電部材、３ａ，３ｂ導電部材側面、６，１６アルミ電極、７，３７小断面積部、８a，１８a 受光面電極、８ｂ，１８ｂ裏面電極、９，１９，３９太陽電池、２２太陽電池ストリング、２３太陽電池モジュール、２４封止材、２５表面保護層、２６裏面フィルム、２７，２８外部端子、２９フレーム、３５接続部。

Claims

半導体基板の表面または裏面に電極が形成された太陽電池セルと、
前記太陽電池セルに接続されるインターコネクタと、を備え、
前記半導体基板の厚さは１８０μｍ以下であり、
前記インターコネクタは前記電極と前記太陽電池セルの電極形成面上で接続される帯状の導電体部材を含み、
前記導電体部材は、前記太陽電池セルの電極形成面上において、前記半導体基板に形成された電極と接続される部分と接続されない部分を有し、
前記電極の長手方向と前記導電体部材の長手方向が合うように配置され、
前記電極を構成する電極材料は、一線上の所定箇所において、前記導電体部材と接続されないように迂回する空隙部を形成し、
前記導電体部材は、その０．２％荷重が
０.１ｋｇｆ≦Ｆ≦０．２７２ｅ^{０．０２０Ｂ}
Ｆ：０．２％荷重［ｋｇｆ］
Ｂ：半導体基板の厚さ［μｍ］
の不等式を満たす値である、インターコネクタ付き太陽電池セル。
前記導電部材は、前記インターコネクタと前記半導体基板間に生じるストレスを緩和する小断面積部を有する請求項１に記載のインターコネクタ付き太陽電池セル。
前記小断面積部は、前記導電部材の両側端部の切欠き部により形成される請求項２に記載のインターコネクタ付き太陽電池セル。
前記小断面積部は、前記導電部材の両側端部の切欠き部により形成され、
前記切欠き部は、前記導電部材の導電部材の長手方向に沿って互いに位置をずらすように配置される請求項２に記載のインターコネクタ付き太陽電池セル。
前記小断面積部は、導電部材の直線形状の両側端部の間に複数の貫通孔状の切欠き部を有し、
これらの切欠き部は、導電部材の長手方向および／または短手方向にずれるように配置されている、請求項２に記載のインターコネクタ付き太陽電池セル。
前記小断面積部は、前記導電体部材が前記電極と接続されていない部分に配置されている請求項２〜５のいずれかに記載のインターコネクタ付き太陽電池セル。
前記電極は前記半導体基板の一側端部側から反対側の側端部側にわたって形成され、
前記導電部材は前記半導体基板の一側端部側から反対側の側端部側に向かう方向に配置され、前記電極に接続される請求項１〜６のいずれかに記載のインターコネクタ付き太陽電池セル。
請求項１〜７のいずれかに記載のインターコネクタ付き太陽電池セルを製造するための方法であって、太陽電池セルの電極とインターコネクタとを、ヒーター加熱、ランプ加熱、およびリフロー方式のいずれか１つによって接続する工程を備える、インターコネクタ付き太陽電池セルの製造方法。
請求項１〜７のいずれかに記載のインターコネクタ付き太陽電池セルの前記インターコネクタが、前記太陽電池セルに隣接する別の太陽電池セルの電極に接続される、太陽電池ストリング。
請求項９に記載の太陽電池ストリングと、この太陽電池ストリングを封止する封止材と、前記太陽電池ストリングから封止材を介して外部に延びる一対の外部端子とを備える、太陽電池モジュール。