JP4153785B2

JP4153785B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP4153785B2
Application number: JP2002368839A
Authority: JP
Inventors: 耕司後藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: JP2004200515A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールに関し、特に複数の太陽電池素子を接続タブで電気的に接続した太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池素子は、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池を取り付けた場合、雨などからこれを保護する必要があるため、太陽電池素子を透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して、太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【０００３】
この太陽電池モジュールでは、太陽電池素子の１枚では電気出力が小さいため、通常複数の太陽電池素子を直並列に接続し、太陽電池モジュールから実用的な所定の電気出力が得られるようにしている。
【０００４】
図６と図７は複数の太陽電池素子を接続した状態を示す図である。図６は２つの太陽電池素子の接続部分の断面図であり、図７は２つの太陽電池素子を接続した受光面側を示す図である。
【０００５】
図６と図７において、１、２は太陽電池素子、３、４は受光面側バスバー電極、５、６は接続タブ、７は受光面側フィンガー電極、８はＰ型基板、９はＮ型不純物拡散層、１０は高濃度Ｐ型不純物拡散層、１１は裏面側バスバー電極を示す。
【０００６】
太陽電池素子１、２は次のような構造になっている。厚み０．３ｍｍ程度、大きさ１５０ｍｍ角程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンのＰ型基板８の一主面にリンなどのＮ型不純物を熱拡散させることによりＮ型不純物拡散層９を形成し、さらに他の主面にアルミニウムなどのＰ型不純物を焼成することより高濃度Ｐ型不純物拡散層１０を形成する。さらに受光面となるＮ型不純物拡散層９の上に光の反射を抑えるため、窒化シリコンなどで反射防止膜（図示せず）を形成し、その後受光面側と裏面側に銀ペーストをスクリーン印刷することで電極を形成する。
【０００７】
電極は受光面側、裏面側ともバスバー電極とフィンガー電極で構成される。例えば受光面では、フィンガー電極７は幅０．２ｍｍ程度で、太陽電池素子の辺に平行に、光生成キャリヤーを収集するため多数本形成される。また、バスバー電極３、４は収集されたキャリヤーを集電し、接続タブ５、６を取り付けるために幅２ｍｍ程度で、フィンガー電極７と垂直に交わるように２〜３本形成される。最後に電極部の保護と接続タブ５、６を取り付けやすくするために、電極のすべてをハンダコートする。このようにして作られた太陽電池素子は、受光面側がマイナス側となり、裏面がプラス側となる。
【０００８】
接続タブ５、６は通常厚さ０．１ミリ程度、幅２ｍｍの銅箔の全面をハンダコートしたものを所定の長さに切断して用いる。
【０００９】
接続タブ５、６の太陽電池素子１への取り付けは、まず所定の長さに切断した接続タブ５、６を太陽電池素子の受光面側バスバー電極３、４上に受光面を隠さないように配置する。次に、接続タブ５、６を受光面側バスバー電極３、４にハンダゴテで押しつけるようにして接続タブ５、６を太陽電池素子の受光面側バスバー電極３、４に接続する。さらに、接続タブ５、６が接続された太陽電池素子１の表裏をひっくり返し、同じように太陽電池素子２の裏面側バスバー電極１１に接続タブ５を図４のように接続する。（特許文献１参照）
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【００１０】
【特許文献１】
特公平１１−３１２８２０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような太陽電池素子１、２同士の接続に用いられる接続タブ５、６は、その幅と厚みが全長にわたって一定である。このため、接続された太陽電池素子１、２の直列抵抗を考えると、太陽電池素子１、２の受光面側と裏面側の接続タブ５、６と電極３、４が接続された部分では電極３、４と電極３、４上のハンダおよび接続タブ５、６があるが、太陽電池素子１、２の間などの電極３、４と接続されていない部分は接続タブ５、６のみであるため、接続タブ５、６と太陽電池素子１、２の電極３、４が接続されている部分に比べ、接続タブ５、６と電極が接続されていない部分の電気抵抗はかなり高くなる。
【００１２】
このため、太陽電池モジュール全体では、接続タブ５、６と電極３、４が接続されていない部分の電気抵抗の影響で電気出力が低下するという問題があった。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は太陽電池素子と素子の間などの電極上にない部分の接続タブによる電気抵抗を低減し、太陽電池モジュールの出力低下を防ぎ、高性能な太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記問題に鑑み本発明では、表裏面に電極を有する複数の太陽電池素子を、厚みが全長にわたって一定である接続タブで電気的に接続して透光性基板の裏面側に配置した太陽電池モジュールにおいて、前記接続タブと前記電極とが接続されていない部分と、前記接続タブと前記電極とが接続されている部分の電気抵抗値が同一になるように、前記接続タブと前記電極とが接続されていない部分の接続タブの幅を他の部分に比べて広くしたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を用いて説明する。
図１は、本発明の方法によって製造される太陽電池モジュールの構造の一例を示す図である。図１において、１２は透光性基板、１３、１５は充填材、１４は接続タブによる接続を行った複数の太陽電池素子、１６は裏面材である。
【００１７】
透光性基板１２は、厚さ３〜５ｍｍ程度の白板強化ガラス等が多く使用される。
【００１８】
太陽電池素子１４は、厚み０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などから成り、概略の大きさは、例えば多結晶シリコン太陽電池でおよそ１５０ｍｍ角である。太陽電池モジュールを作成するときにはこの太陽電池素子１４の電極とハンダメッキなど施したした銅箔などの接続タブ１７を接続し、さらに太陽電池モジュールから所定の電気出力が発生するように、前記接続タブ１７で太陽電池素子１４を直並列に接続したものを用いる。
【００１９】
充填材１３、１５は上述のようにエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）のほかポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分とするものが多く用いられる。
【００２０】
裏面材１６は水分を透過しないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂などが用いられる。
【００２１】
太陽電池モジュールでは透光性基板１２、充填材１３、１５、太陽電池素子１４、および裏面材１６を図１のように重畳したものをラミネーターと呼ばれる装置で全体を加熱しながら押圧して一体化する。
【００２２】
図２は本発明に係る接続タブを用いて２つの太陽電池素子を直列接続した状態を示す図である。図２において、１、２は太陽電池素子、３、４は受光面側バスバー電極、７は受光面側フィンガー電極を示す。また、１７、１８は本発明に係る接続タブを示す。
【００２３】
接続タブ１７、１８の太陽電池素子１への取り付けは、上述の方法と同じ方法で行う。すなわち接続タブ１７、１８を太陽電池素子１の受光面側バスバー電極３、４上に受光面を隠さないように配置する。さらに接続タブ１７、１８を受光面側バスバー電極３、４にハンダゴテで押しつけるようにして、接続タブ１７、１８の表面部と受光面側バスバー電極１７、１８の表面部のハンダを融かし、接続タブ１７、１８を太陽電池素子１、２の受光面側バスバー電極３、４に接続する。
【００２４】
図３は、本発明の接続タブの一実施形態を示す図である。図３において、１９は接続タブの太陽電池素子の受光面側か裏面側バスバー電極部分などの電極上にある部分であり、２０は太陽電池素子同士を接続したときにバスバー部分などの電極上にない部分である。
【００２５】
図３に示すように、接続タブ１７でバスバーなどの電極上にない部分２０のみを太陽電池素子の受光面側と裏面側バスバー電極などの電極上にある部分１９に比べ、その幅を広くしておく。これによりバスバーなどの電極上にない部分２０と電極上にある部分１９の電気抵抗値がほぼ同一になり、接続タブ１９の電極上にない部分２０の影響による太陽電池モジュールの出力低下がなくなる。なお、電極上にない部分２０の幅は、太陽電池素子の発生する電流値や太陽電池素子と素子の間の寸法などを考慮して決定すればよい。
【００２６】
図４は、本発明の接続タブの別の実施形態を示す図である。図４において、２１は受光面側のバスバー電極上にある部分であり、２２はバスバー部分などの電極上にない部分であり、２３は裏面側のバスバーなどの電極上にある部分である。
【００２７】
図４に示す接続タブでは、受光面側のバスバー電極上にある部分２１の幅が受光面側バスバーの幅より大きいと接続タブが受光面にはみ出し、太陽電池素子の光電流が低下するため、受光面側のバスバー電極上にある部分２１の幅を受光面側バスバーの幅以下にしている。よって、受光面側のバスバー電極上にある部分２１の幅が一番小さくなっている。
【００２８】
また、接続したときに複数の太陽電池素子の間に位置する部分などの電極上にない部分２２は電気抵抗を下げるため一番広くなっている。
【００２９】
さらに、接続タブ１７の太陽電池素子の裏面側のバスバーなど電極上にある部分２３では、接続作業のしやすさや接続強度を上げるため、受光面側のバスバー電極上にある部分２３の幅より広くなっている。
【００３０】
図３、図４に示したような接続タブ１７は、いずれもハンダコートされた銅箔を所定形状に作成された打ち抜き型で打ち抜くことで作成できる。
【００３１】
図５は本発明の接続タブの別の実施形態を示す断面図である。図５において、２４は接続タブの太陽電池素子の受光面側か裏面側バスバー電極等の電極上にある部分であり、２５は太陽電池素子同士を接続したときに複数の太陽電池素子の間に位置するところなどの電極上にない部分である。この部分２５のみ厚みを厚くして電気抵抗を下げるようにしている。これによって太陽電池素子同士を接続したときに電極上にない部分２５のみにハンダ付けや導電性接着剤で銅箔などをもう一層貼り付けることで可能となる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限らず、薄膜系太陽電池などでも透光性基板の裏面に複数の太陽電池素子を配置し、この複数の太陽電池素子を接続タブで電気的に接続した太陽電池モジュールであれば適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る太陽電池モジュールによれば、接続タブと電極が接続されていない部分の接続タブの幅を太くし、また、この部分の厚みを厚くすることにより、太陽電池モジュールの電気抵抗を減少させることが可能となる。これにより同じ大きさの太陽電池モジュールでも電気出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一例を示す図である。
【図２】本発明の接続タブを用いて２つの太陽電池素子を直列接続した状態を示す図である。
【図３】本発明の接続タブの一実施形態を示す図である。
【図４】本発明の接続タブの別の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の接続タブのさらに別の実施形態を示す図である。
【図６】接続された２つの太陽電池素子の接続部分の断面図である。
【図７】従来の接続タブを用いて接続された２つの太陽電池素子を示す図である。
【符号の説明】
１、２：太陽電池素子、３、４：受光面側バスバー電極、５、６：接続タブ、７：受光面側フィンガー電極、８：Ｐ型基板、９：Ｎ型不純物拡散層、１０：高濃度Ｐ型不純物拡散層、１１：裏面側バスバー電極、１２：透光性基板、１３、１５：充填材、１４：接続タブによる接続を行った複数の太陽電池素子、１６：裏面材、１７、１８：本発明に係る接続タブ、１９：接続タブの電極上にある部分、２０：接続タブの電極上にない部分、２１：接続タブの受光面側のバスバー電極上にある部分、２２：接続タブの電極上にない部分、２３：裏面側の電極上にある部分、２４：接続タブの電極上にある部分、２５：接続タブの電極上にない部分

Claims

表裏面に電極を有する複数の太陽電池素子を、厚みが全長にわたって一定である接続タブで電気的に接続して透光性基板の裏面側に配置した太陽電池モジュールにおいて、前記接続タブと前記電極とが接続されていない部分と、前記接続タブと前記電極とが接続されている部分の電気抵抗値が同一になるように、前記接続タブと前記電極とが接続されていない部分の接続タブの幅を他の部分に比べて広くしたことを特徴とする太陽電池モジュール。