JP4646558B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、複数の太陽電池装置を備えた太陽電池モジュールに関する。

一般に、太陽電池装置の光入射側の面（以下、受光面と称する）には集電極が設けられている。集電極は、光入射により生成された光キャリアを収集するための複数の細いフィンガー電極部と、収集された光キャリアを外部へ取り出すための比較的太いバスバー電極部とにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。

このような集電極は、例えば、銀ペーストを受光面にスクリーン印刷することにより形成される。太陽電池装置の受光面とは反対側の面（以下、裏面と称する）にも、同様にして集電極が形成される。

また、複数の太陽電池装置を接続することにより太陽電池モジュールが構成される（例えば、特許文献２参照）。太陽電池モジュールを作製する際には、隣接する太陽電池装置を直列に接続するために、各太陽電池装置の集電極のバスバー電極部にはんだコート銅箔等からなるタブ電極が接合される。この場合、タブ電極のはんだとバスバー電極部の銀ペーストとの接合部（界面部分）では、銀とはんだとが合金化している。それにより、良好な電気的接触を得ることができる。
特開平９−１１６１７５号公報 特開２００２−３５９３８８号公報 実開昭６３−７５０５４号公報

上記の従来の太陽電池装置においては、バスバー電極部およびタブ電極はフィンガー電極部より太く設計されている。そのため、バスバー電極部およびタブ電極による光学損失はフィンガー電極部に比べて無視できない程大きい。

特許文献３には、太陽電池装置の表面電極に断面三角形状のリード線を設けることによって光学損失を低減する方法が提案されている。

図１０は、従来の太陽電池装置の表面電極部の構造を示す模式的断面図である。図１０に示すように、表面電極部１００は、シリコン基板１０１、表面電極１０２、導電性接着剤１０３および断面三角形状のリード線１０４から構成される。表面電極部１００に入射した光は、経路１０５に示すように、リード線１０４の傾斜側壁１０６で反射し受光面１０７に入射する。これにより、表面電極部１００での光学損失を減少させることができる。なお、図１０に示す構成においては、表面電極部１００に入射する光の全てを受光面１０７に入射させるためには、リード線１０４の底角θを４５°以上に設定すればよい。

上記のようなリード線１０４の構造をタブ電極に適用することにより太陽電池モジュールのタブ電極による光学損失を低減することが考えられる。

しかしながら、上記のようなリード線１０４の構造をタブ電極に適用した場合、次のような問題が生じる。

図１１は従来の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。一般に、電力用の太陽電池モジュールは、図１１に示すように、隣接するように配置された複数の太陽電池装置１１１を備える。各太陽電池装置１１１の表面（受光面）および裏面にタブ電極１１２がそれぞれ接続され、複数の太陽電池装置１１１の受光面側に透光性部材１１３が配設され、複数の太陽電池装置１１１の裏面側に裏面部材１１４が配設され、透光性部材１１３と裏面部材１１４との間に透光性樹脂１１５が充填される。一端部側の太陽電池装置１１１に接続されるタブ電極１１２が透光性樹脂１１５から外部に引き出され、他端部側の太陽電池装置１１１に接続されるタブ電極１１２が透光性樹脂１１５から外部に引き出されている。

図１０に示すリード線１０４の構造をタブ電極１１２に適用する場合、タブ電極１１２に入射する光の全てを太陽電池装置１１１の受光面に入射させるためには、タブ電極１１２の底角を４５°以上にする必要がある。そのため、タブ電極１１２の厚さが増加し、太陽電池装置１１１と透光性部材１１３との間の距離が大きくなる。その結果、透光性樹脂１１５の充填量を増やさなければならず、製造コストが高くなる。

また、通常、コスト削減のためにタブ電極１１２は長さ方向の全体にわたって断面三角形状に形成されると考えられる。その場合、隣接する太陽電池装置１１１の裏面にタブ電極１１２の三角形状の頂点部分が接触するため、太陽電池装置１１１とタブ電極１１２との接触面積が小さくなり、確実な接着が困難となる。

さらに、タブ電極１１２の厚さが増加すると、タブ電極１１２の剛性が高くなる。はんだ付けなどによってタブ電極１１２をバスバー電極部に接合する場合、接合後の冷却過程において太陽電池装置１１１とタブ電極１１２との熱膨張係数の違いから太陽電池装置１１１とタブ電極１１２との間に引張応力が発生する。タブ電極１１２の剛性が高いと、太陽電池装置１１１に対する引張応力が大きくなるため、太陽電池装置１１１の反りが大きくなる。この結果、タブ電極１１２の剥がれおよび太陽電池装置１１１の割れが発生する。

また、急激な温度変化が生じた場合には、各太陽電池装置１１１およびタブ電極１１２の熱膨張および熱収縮に起因して太陽電池装置１１１間で応力が発生する。タブ電極１１２の剛性が高いと、その応力を緩和できない。そのため、太陽電池装置１１１とタブ電極１１２との間の密着性低下あるいはタブ電極１１２の剥がれ等が生じ、太陽電池装置１１１の特性低下が生じる。

本発明の目的は、特性低下を防止しつつタブ電極での光学損失を低減することができる太陽電池モジュールを提供することである。

第１の発明に係る太陽電池モジュールは、受光面側及び裏面側に集電極を有する複数の太陽電池装置と、隣接する太陽電池装置の一方の太陽電池装置の受光面側の集電極と他方の太陽電池装置の裏面側の集電極に接続されるタブ電極と、複数の太陽電池装置の受光面側に配置される透光性部材とを備え、タブ電極の少なくとも透光性部材側の面全体に凹凸が形成され、凹凸は、透光性部材を透過して入射した光を斜め上方に反射するようにタブ電極の幅方向の断面において複数の山形形状を有しており、タブ電極は、凹凸が形成された透光性部材側の面と反対側の面が一方の太陽電池の受光面側の集電極に接続され、凹凸が形成された透光性部材側の面が他方の太陽電池の裏面側の集電極に接続されているものである。

第１の発明に係る太陽電池モジュールにおいては、太陽電池装置の少なくとも一面側に集電極が設けられ、隣接する太陽電池装置の集電極間にタブ電極が接続され、太陽電池装置のタブ電極側に透光性部材が配置され、さらにタブ電極の幅方向における断面が複数の山形形状を有する凹凸がタブ電極の少なくとも透光性部材側の面に形成されている。

この場合、透光性部材を通過してタブ電極に入射した光は凹凸の表面で反射し、さらにその反射した光は透光性部材と空気との界面で反射し、太陽電池装置に入射する。これにより、タブ電極での光学損失を低減することができる。

また、タブ電極の幅方向における断面は複数の山形形状を有するので、各山形形状の大きさを小さくすることができる。それにより、タブ電極の厚さが小さくなり、タブ電極の剛性が小さくなるので、はんだ付けなどにより太陽電池装置とタブ電極とを接着する際に生じる太陽電池装置とタブ電極との間の引張応力を緩和することができる。その結果、太陽電池装置の反りを抑えることができ、太陽電池装置の割れおよびタブ電極の剥がれを防止することができる。

また、急激な温度変化によって生じる太陽電池装置間の応力をタブ電極の曲がりによって緩和することが可能となる。その結果、太陽電池装置の特性低下を防止することができる。

また、タブ電極の少なくとも透光性部材側の面には凹凸が形成されているので、太陽電池装置の集電極にタブ電極を接着する際に、タブ電極と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、太陽電池装置の集電極とタブ電極の透光性部材側の面との間の接着強度を増加させることができる。

さらに、タブ電極と透光性部材との間に樹脂等を充填する場合、タブ電極の厚さが小さくなることにより、太陽電池装置と透光性部材との間の距離が小さくなるので、樹脂等の充填量を少なくすることができる。その結果、太陽電池モジュールの製造コストを低減することができる。

凹凸は、タブ電極の幅方向および長さ方向に並ぶように設けられた複数の凸部または凹部からなってもよい。

この場合、各凸部または各凹部と隣接する他の凸部または凹部との間に幅方向に延びる谷状部が形成される。それにより、タブ電極が曲がり易くなるので、太陽電池装置簡に発生する応力をさらに効率よく緩和することができる。

複数の凸部または凹部の各々は、略角錐形状または略円錐形状を有してもよい。

この場合、略角錐形状または略円錐形状の側面の傾斜角を調整することにより、複数の凸部または凹部で反射する光を透光性部材と空気との界面で全反射させることができる。それにより、太陽電池装置に入射する光の量を増加させることができ、太陽電池モジュールの出力を向上させることができる。

凹凸は、タブ電極の長さ方向に延びるように設けられた複数の凸部からなってもよい。

この場合、タブ電極に入射した光が長さ方向を含みかつタブ電極の上面に垂直な面内で反射することがない。それにより、タブ電極で反射してさらに透光性部材と空気との界面で反射した光が、再度タブ電極に入射することなく太陽電池装置に入射する。その結果、タブ電極での光学損失をより低減することができる。

凹凸は、タブ電極の両面に形成されてもよい。

この場合、一の太陽電池装置の集電極にタブ電極の一面を接着する際にタブ電極と接着材料との接着面積が大きくなるとともに、他の太陽電池装置の集電極にタブ電極の他面を接着する際にタブ電極と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、一の太陽電池装置とタブ電極の一面との間の接着強度を増加させるとともに、他の太陽電池装置とタブ電極の他面との間の接着強度を増加させることができる。

複数の山形形状の各々は三角形状を有し、透光性部材の屈折率Ｎ１、空気の屈折率Ｎ２および三角形状の底角φが下記式（１）の関係を満足してもよい。

２φ≧ｓｉｎ^-1 （Ｎ２／Ｎ１）・・・（１）
この場合、タブ電極に入射し、複数の凸部または凹部で反射する光を透光性部材と空気との界面で全反射させることができる。これにより、太陽電池装置に入射する光の量を増加させることができ、太陽電池モジュールの出力を向上させることができる。

本発明によれば、特性低下を防止しつつタブ電極での光学損失を低減することができる。また、太陽電池装置の割れおよびタブ電極の剥がれを防止することができる。さらに、太陽電池モジュールの製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す模式的断面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１０は、隣接するように配置された複数の太陽電池装置１を備える。各太陽電池装置１の表面（受光面）および裏面にタブ電極２がそれぞれ接続され、複数の太陽電池装置１の受光面側に透光性部材３が配設され、複数の太陽電池装置１の裏面側に裏面部材４が配設され、透光性部材３と裏面部材４との間に透光性樹脂５が充填される。一端部側の太陽電池装置１に接続されるタブ電極２が透光性樹脂５から外部に引き出され、他端部側の太陽電池装置１に接続されるタブ電極２が透光性樹脂５から外部に引き出されている。

タブ電極２としては、例えばはんだコート銅箔等の導電性材料を用いることができる。タブ電極２の詳細は後述する。透光性部材３としては、透明ガラス、透明フィルム等を用いることができる。裏面部材４は、例えばアルミニウムをフッ化ビニルフィルムで挟んだ構造を有する。透光性樹脂５としては、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）等を用いることができる。

図２は、図１に示す太陽電池装置１の平面図である。図２に示すように、太陽電池装置１は略正方形状を有するｎ型単結晶シリコンウエハ１１を備える。ｎ型単結晶シリコンウエハ１１の主面側に、後述する非晶質シリコン膜を介してＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜からなる受光面電極１２が形成されている。受光面電極１２上には、ストライプ状の複数のバスバー電極部１３が互いに平行に形成され、バスバー電極部１３と直交するようにストライプ状の複数のフィンガー電極部１４が互いに平行に形成されている。バスバー電極部１３およびフィンガー電極部１４が集電極１５を構成する。

集電極１５は、例えばＡｇ（銀）等の導電性粒子を含む導電性ペーストにより形成される。

図３は、図１に示す太陽電池装置１の模式的断面図である。図３に示すように、ｎ型単結晶シリコンウエハ１１の主面上にｉ型非晶質シリコン膜２１およびｐ型非晶質シリコン膜２２が順に形成されている。ｎ型単結晶シリコンウエハ１１、ｉ型非晶質シリコン膜２１およびｐ型非晶質シリコン膜２２が光電変換層を形成し、ｎ型単結晶シリコンウエハ１１が主たる発電層となる。

ｐ型非晶質シリコン膜２２上に、受光面電極１２が形成されている。図２に示したように、受光面電極１２上には複数のバスバー電極部１３および複数のフィンガー電極部１４からなる集電極１５が形成されている。

また、ｎ型単結晶シリコンウエハ１１の裏面には、ｉ型非晶質シリコン膜２３およびｎ型非晶質シリコン膜２４が順に形成されている。ｎ型非晶質シリコン膜２４上にＩＴＯ等の透明導電膜からなる受光面電極２５が形成され、受光面電極２５上に複数のバスバー電極部１３および複数のフィンガー電極部１４からなる集電極１５が形成されている。裏面側の集電極１５は、図２に示した主面側の集電極１５と同様に、複数のバスバー電極部１３および複数のフィンガー電極部１４からなる。

本実施の形態の太陽電池装置１は、ｐｎ接合特性を改善するためにｎ型単結晶シリコンウエハ１１とｐ型非晶質シリコン膜２２との間にｉ型非晶質シリコン膜２１を設けたＨＩＴ型構造を有するとともに、裏面でのキャリアの再結合を防止するためにｎ型単結晶シリコンウエハ１１の裏面にｉ型非晶質シリコン膜２３およびｎ型非晶質シリコン膜２４を設けたＢＳＦ（Back Surface Field）構造を有する。

本実施の形態の太陽電池装置１においては、ｎ型単結晶シリコンウエハ１１の主面側の受光面電極１２および裏面側の受光面電極２５がそれぞれ受光面となる。ｎ型単結晶シリコンウエハ１１において発生したキャリアは、光電流として主面側および裏面側の受光面電極１２，２５に拡散し、集電極１５で収集される。

なお、裏面側の電極としては、集電極１５の代わりに受光面電極２５上の全面面に形成された電極を用いてよい。

図１に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、太陽電池装置１は隣接する他の太陽電池装置１にタブ電極２により接続される。タブ電極２の一端部の下面は、各太陽電池装置１の受光面側のバスバー電極部１３にはんだにより接合される。タブ電極２の他端部の上面は、他の太陽電池装置１の裏面側のバスバー電極部１３にはんだにより接合される。このようにして、複数の太陽電池装置１が直列に接続される。

図４は図１のタブ電極２の一例を示す拡大平面図である。図５（ａ）は図４のタブ電極２のＡ−Ａ線断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の一部の拡大図、図５（ｃ）は図４のタブ電極２のＢ−Ｂ線断面図である。

図４の例では、タブ電極２の上面全体に複数の四角錘形状の凸部４１からなる凹凸が形成される。複数の凸部４１は、タブ電極２の長さ方向および幅方向に並ぶように設けられている。図５に示すように、各凸部４１の縦断面は、底角φの三角形状を有する。

図６は、タブ電極２に入射する光の経路を説明するための図である。本実施の形態に係る太陽電池モジュール１０においては、透光性部材３側から入射した光Ｌ１の一部は、タブ電極２に入射し、凸部４１の表面で斜め上方に反射し、透光性樹脂５および透光性部材３を通過して透光性部材３と空気との界面で反射する。透光性部材３と空気との界面で反射した光は、透光性部材３および透光性樹脂５を通過して受光面電極１２に入射する。

このとき、透光性部材３の屈折率をＮ１とし、空気の屈折率をＮ２とすると、透光性部材３と空気との間で光を全反射させるための条件はスネルの法則により次式で表すことができる。

２φ≧ｓｉｎ^-1 （Ｎ２／Ｎ１）・・・（１）
すなわち、上式（１）によりタブ電極２での反射光を透光性部材３と空気との界面で全反射させるために必要な凸部４１の縦断面の底角φの最低値が決定される。なお、本実施の形態においては、透光性部材３として屈折率１．５の透明ガラスを用いた場合、空気の屈折率を１．０とすると、式（１）より、凸部４１の縦断面の底角φの最低値は２１°となる。

本実施の形態に係る太陽電池モジュール１０においては、図６に示すように、タブ電極２で反射した光が透光性部材３と空気との界面で全反射し、受光面電極１２に再入射する。これにより、太陽電池モジュール１０の出力を向上させることができる。なお、タブ電極２の光が入射する側の面をＡｇ、Ａｌ（アルミニウム）等の高反射金属で被覆することにより、さらに出力を向上させることができる。

また、タブ電極２の上面に複数の凸部４１が形成されるので、各凸部４１の高さを低くすることができる。それにより、タブ電極２の厚さを薄くすることができるので、タブ電極２と透光性部材３との間の距離が小さくなる。その結果、透光性樹脂５の充填量が少なくなり、太陽電池モジュール１０の製造コストを低減することができる。

また、タブ電極２の厚さが薄くなることにより、タブ電極２の剛性が低くなる。それにより、はんだ付けなどにより太陽電池装置１とタブ電極２とを接合する際に生じる太陽電池装置１とタブ電極２との間の引張応力を緩和することができる。その結果、太陽電池装置１の反りを抑えることができ、太陽電池装置１の割れおよびタブ電極２の剥がれを防止することができる。

また、急激な温度変化によって生じる太陽電池装置１間の応力をタブ電極２の曲がりによって緩和することが可能となる。その結果、太陽電池装置１の特性低下を防止することができる。

特に、複数の凸部４１がタブ電極２の長さ方向および幅方向に並ぶように形成されているので、各凸部４１と隣接する他の凸部４１との間に幅方向に延びる谷状部が形成される。それにより、タブ電極２が谷状部でさらに曲がり易くなるので、太陽電池装置１間の応力を十分に緩和することができる。

さらに、タブ電極２の上面全体に複数の凸部４１が形成されているので、太陽電池装置１の裏面側にタブ電極２の上面を接着する際に、タブ電極２と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、太陽電池装置１の裏面とタブ電極２の上面との間の接着強度を増加させることができる。

上記の例においては、タブ電極２の上面に複数の四角錘形状の凸部４１を設けたが、四角錘以外の三角錐形状、六角錘形状、八角錘形状等の他の角錐形状、円錐形状その他の形状の凸部を設けてもよい。また、タブ電極２の上面に複数の凸部４１の代わりに、上記の角錐形状、円錐形状その他の形状の複数の凹部を設けてもよい。また、上記の例においては、凹凸の断面の山形形状が三角形状からなるが、山形形状が曲線状の斜辺を有する略三角形状であってもよい。

さらに、タブ電極２の両面に複数の凸部４１を形成してもよい。この場合、太陽電池装置１の裏面側にタブ電極２の上面を接着する際に、タブ電極２と接着材料との接着面積が大きくなるとともに、太陽電池装置１の受光面側にタブ電極２の下面を接触する際にタブ電極２と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、太陽電池装置１の裏面とタブ電極２の上面との間の接着強度を増加させるとともに、太陽電池装置１の受光面とタブ電極２の下面との間の接着強度を増加させることができる。

また、上記の例においては、太陽電池装置１はＨＩＴ型構造を有するが、結晶シリコン型構造を有してもよい。

図７は図１のタブ電極２の他の例を示す拡大平面図である。図８（ａ）は図７のタブ電極２のＣ−Ｃ線断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の一部の拡大図、図８（ｃ）は図７のタブ電極２のＤ−Ｄ線断面図である。

図７の例では、タブ電極２の上面全体に、幅方向の断面において三角形状を有しかつ長さ方向に平行に延びるように複数の凸部７１からなる凹凸が形成される。図８に示すように、各凸部７１の縦断面は、底角φの三角形状を有する。

図９は、タブ電極２に入射する光の経路を説明するための図である。本実施の形態に係る太陽電池モジュール１０においては、透光性部材３側から入射した光Ｌ２の一部は、タブ電極２に入射し、凸部７１の表面で斜め上方に反射し、透光性樹脂５および透光性部材３を通過して透光性部材３と空気との界面で反射する。透光性部材３と空気との界面で反射した光は、透光性部材３および透光性樹脂５を通過して受光面電極１２に入射する。

このとき、透光性部材３の屈折率をＮ１とし、空気の屈折率をＮ２とすると、透光性部材３と空気との間で光を全反射させるための条件はスネルの法則により上述した式（１）で表すことができる。

すなわち、式（１）によりタブ電極２での反射光を透光性部材３と空気との界面で全反射させるために必要な凸部７１の縦断面の底角φの最低値が決定される。なお、本実施の形態においては、透光性部材３として屈折率１．５の透明ガラスを用いた場合、空気の屈折率を１．０とすると、式（１）より、凸部７１の縦断面の底角φの最低値は２１°となる。

本実施の形態に係る太陽電池モジュール１０においては、図９に示すように、タブ電極２で反射した光が透光性部材３と空気との界面で全反射し、受光面電極１２に再入射する。これにより、太陽電池モジュールの１０の出力を向上させることができる。

また、凸部７１は長さ方向に延びるように形成されているので、タブ電極２に入射した光が長さ方向を含みかつタブ電極２の上面に垂直な面内で反射することがない。これにより、タブ電極２で反射した光が透光性部材３と空気との界面で反射し、再度タブ電極２に入射することなく、受光面電極１２に入射する。この結果、タブ電極２での光学損失をより低減することが可能となる。

また、タブ電極２の上面に複数の凸部７１が形成されるので、各凸部７１の高さを低くすることができる。それにより、タブ電極２の厚さを薄くすることができるのでタブ電極２と透光性部材３との間の距離が小さくなる。その結果、透光性樹脂５の充填量が少なくなり、太陽電池モジュール１０の製造コストを下げることができる。

また、タブ電極２の厚さが薄くなることにより、タブ電極２の剛性が低くなる。それにより、はんだ付けなどにより太陽電池装置１とタブ電極２とを接合する際に生じる太陽電池装置１とタブ電極２との間の引張応力を緩和することができる。その結果、太陽電池装置１の反りを抑えることができ、太陽電池装置１の割れおよびタブ電極２の剥がれを防止することができる。

また、急激な温度変化によって生じる太陽電池装置１間の応力をタブ電極２の曲がりによって緩和することが可能となる。その結果、太陽電池装置１の特性低下を防止することができる。

さらに、タブ電極２の上面全体に凸部７１を複数形成しているので、太陽電池装置１の裏面側にタブ電極２の上面を接着する際に、タブ電極２と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、太陽電池装置１とタブ電極２との間の接着強度を増加させることができる。

上記の例においては、タブ電極２の複数の凸部７１の幅方向の断面が直線状の斜辺を有する三角形状からなるが、凸部７１の幅方向の断面が曲線状の斜辺を有する略三角形状であってもよい。

また、上記の例においては、複数の凸部７１が平行かつ直線状に延びているが、複数の凸部７１は必ずしも並行でなくてもよく、また曲線状に延びていてもよい。

さらに、タブ電極２の両面に複数の凸部７１を形成してもよい。この場合、太陽電池装置１の裏面側にタブ電極２の上面を接着する際に、タブ電極２と接着材料との接着面積が大きくなるとともに、太陽電池装置１の受光面側にタブ電極２の下面を接触する際にタブ電極２と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、太陽電池装置１の裏面とタブ電極２の上面との間の接着強度を増加させるとともに、太陽電池装置１の受光面とタブ電極２の下面との間の接着強度を増加させることができる。

また、上記の例においては、太陽電池装置１はＨＩＴ型構造を有するが、結晶シリコン型構造を有してもよい。

（実施例１）
実施例１では、図１〜図４に示した構造を有する太陽電池モジュールを以下の条件で作製した。

（太陽電池装置の作製）
まず、１００ｍｍ角および厚さ２００μｍのｎ型単結晶シリコンウエハの表面にＮａＯＨを含むアルカリ水溶液を用いた異方性エッチング加工により微細凹凸を形成した。その後、ｎ型単結晶シリコンウエハを洗浄し、表面の不純物を除去した。

次に、ＲＦプラズマＣＶＤ（化学的気相堆積）法によりｎ型単結晶シリコンウエハの主面上に厚さ５ｎｍのｉ型非晶質シリコン膜および厚さ５ｎｍのｐ型非晶質シリコン膜を順に形成した。また、ＲＦプラズマＣＶＤ法によりｎ型単結晶シリコンウエハの裏面に厚さ３０ｎｍのｉ型結晶質シリコン膜および厚さ３０ｎｍのｎ型結晶質シリコン膜を順に形成した。その後、スパッタリング法により主面のｐ型非晶質シリコン膜上および裏面のｎ型結晶質シリコン膜上にそれぞれ１００ｎｍのＩＴＯ膜を形成した。

次に、エポキシ樹脂にＡｇの微粉末を練り込んだＡｇペーストをスクリーン印刷法により主面側および裏面側のＩＴＯ膜上に印刷し、その後、Ａｇペーストを１５０℃〜２５０℃で熱硬化させた。Ａｇペーストのパターンは、互いに平行に延びるストライプ状の複数のフィンガー電極部と、それらのフィンガー電極部に直交しかつ互いに平行に延びるストライプ状の２本のバスバー電極部とからなる。フィンガー電極部のピッチは２ｍｍとした。

さらに、両面のバスバー電極部にはんだペーストをスクリーン印刷した後、２００℃〜３００℃で加熱溶融させることにより、バスバー電極部にはんだ層を形成した。このようにして、複数の太陽電池装置を作製した。

（タブ電極の作製）
幅１ｍｍ、厚さ１５０μｍおよび長さ２００ｍｍの銅箔の一面にプレス加工により底辺１００μｍおよび高さ２０μｍの四角錘を隙間なく形成することにより、図４に示す構造を有する複数のタブ電極を作製した。

（太陽電池モジュールの作製）
上記の複数の太陽電池装置およびタブ電極を用いて、図１に示す構造を有する太陽電池モジュールを作製した。裏面部材、透光性樹脂、タブ電極によって接続された２個の太陽電池装置、透光性樹脂および透光性部材を順に積層し、減圧下において１００℃〜１５０℃で加熱することにより圧着した。透光性部材としては、透明ガラスを用いた。裏面部材としては、アルミニウムをフッ化ビニルフィルムで挟んだ構造を有するシートを用いた。透光性樹脂としては、ＥＶＡを用いた。 （比較例１）
比較例１では、タブ電極の構造を除いて実施例１と同じ構造を有する太陽電池モジュールを作製した。

比較例１においては、銅線材をプレス加工し、図１０に示したリード線１０４と同様の断面構造を有する幅１ｍｍ、厚さ０．６ｍｍおよび底角５０°のタブ電極を作製した。

（比較例２）
比較例２では、タブ電極の構造を除いて実施例１と同じ構造を有する太陽電池モジュールを作製した。

比較例２のタブ電極としては、幅１ｍｍ、厚さ１５０μｍおよび長さ２００ｍｍの銅箔を加工せずに用いた。

（評価１）
実施例１および比較例１において作製したタブ電極のプレス加工後の最大厚さを表１に示す。

表１に示すように、実施例１のタブ電極の厚さは比較例１のタブ電極の厚さに比べて十分に小さいことが分かる。

（評価２）
実施例１および比較例１において、タブ電極を太陽電池装置の受光面に接着したときの剥がれおよび太陽電池装置の割れの発生率の比較を行った。測定結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例１の太陽電池装置における不良発生率は比較例１の太陽電池装置に比べて十分に低くなった。

比較例１の太陽電池装置においては、タブ電極の厚さが大きく剛性が高いため、太陽電池装置の反りが大きくなり不良発生率が高くなったと考えられる。

これに対して、実施例１の太陽電池装置においては、タブ電極の厚さが十分に小さく剛性が低いため、太陽電池装置の反りを抑えることができ、不良発生率が低くなったと考えられる。

（評価３）
実施例１および比較例１の太陽電池モジュールについて、温度サイクル試験を行い、出力変化を比較した。この温度サイクル試験では、太陽電池モジュールを−４０℃と９０℃とに冷却および加熱するサイクルを２００回繰り返した。上記の温度サイクルの前後において、太陽電池モジュールの出力をソーラーシミュレータで測定した。照射条件としては、ＡＭ１．５の照射光を垂直入射させた。測定温度は２５℃とした。測定結果を表３に示す。

表３に示すように、実施例１の太陽電池モジュールの特性低下率は比較例１の太陽電池モジュールに比べて十分に低くなった。

比較例１の太陽電池モジュールにおいては、タブ電極の厚さが大きく剛性が高いため、熱膨張または熱収縮によって生じた太陽電池装置間の応力を緩和できず、特性低下率が高くなったと考えられる。

これに対して、実施例１の太陽電池モジュールにおいては、タブ電極の厚さが十分に小さく剛性が低いため、太陽電池装置間に発生した応力を緩和することができ、特性低下率を大幅に減少することができたと考えられる。

（評価４）
実施例１、比較例１および比較例２において、太陽電池装置の裏面とタブ電極の加工面とを接着し、接着強度の比較を行った。接着強度の測定においては、タブ電極の加工面を太陽電池装置の裏面に接着し、タブ電極を直角に折り曲げた後、タブ電極を太陽電池装置に対して垂直に引っ張った。測定結果を表４に示す。表４においては、比較例２における接着強度を１として実施例１および比較例１の接着強度を規格化している。

表４に示すように、実施例１のタブ電極と太陽電池装置との接着強度は、比較例１および比較例２のタブ電極と太陽電池装置との接着強度に比べて高くなった。これは、実施例１においては、タブ電極の上面全体に複数の四角錘が形成されているので、タブ電極と接着材料との接触面積が大きくなったためである。

（評価５）
実施例１および比較例２の太陽電池モジュールにおいて、短絡電流Ｉｓｃおよび最大出力Ｐｍａｘの比較を行った。測定結果を表５に示す。

表５に示すように、実施例１の太陽電池モジュールの短絡電流Ｉｓｃおよび最大出力Ｐｍａｘは比較例２の太陽電池モジュールの短絡電流Ｉｓｃおよび最大出力Ｐｍａｘに比べて高くなった。これは、実施例１の太陽電池モジュールにおいては、タブ電極の上面全体に複数の四角錘が形成されたことにより、タブ電極への入射光が効率よく太陽電池装置の受光面に再入射したためだと考えられる。

（実施例２）
実施例２では、タブ電極の構造を除いて実施例１と同じ構造を有する太陽電池モジュールを作製した。

実施例２においては、幅１ｍｍ、厚さ１５０μｍおよび長さ２００ｍｍの銅箔の一面にプレス加工により幅方向の断面において底辺１００μｍおよび高さ２０μｍの三角形状を有しかつ長さ方向に延びる凸部を隙間なく形成することにより、図７に示す構造を有するタブ電極を作製した。

（評価６）
実施例１および実施例２の太陽電池モジュールにおいて、短絡電流Ｉｓｃおよび最大出力Ｐｍａｘの比較を行った。測定結果を表６に示す。

表６に示すように、実施例２の太陽電池モジュールの短絡電流Ｉｓｃおよび最大出力Ｐｍａｘは実施例１の太陽電池モジュールの短絡電流Ｉｓｃおよび最大出力Ｐｍａｘに比べて高くなった。

実施例１の太陽電池モジュールにおいては、タブ電極に入射した光の一部は、タブ電極の長さ方向を含みかつタブ電極の上面に垂直な面内に反射する。この反射光は、透光性部材と空気との界面で反射され、タブ電極に再入射する。

これに対して、実施例２の太陽電池モジュールにおいては、タブ電極に入射した光がタブ電極の長さ方向を含みかつタブ電極の上面に垂直な面内に反射することがない。これにより、タブ電極へ入射した光が再びタブ電極へ入射することがなく太陽電池装置に入射する。この結果、タブ電極での光学損失をより低減することができたと考えられる。

本発明に係る太陽電池モジュールは、種々の電源等に利用することができる。

本発明の一実施の形態に係る太陽電池モジュールの模式的断面図である。 図１の太陽電池装置の平面図である。 図１の太陽電池装置の模式的断面図である。 図１のタブ電極の一例を示す拡大平面図である。 （ａ）は図４のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）の一部の拡大図、（ｃ）は図４のＢ−Ｂ線断面図である。 タブ電極に入射する光の経路を説明するための図である。 図１のタブ電極の他の例を示す拡大平面図である。 （ａ）は図７のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は（ａ）の一部の拡大図、（ｃ）は図７のＤ−Ｄ線断面図である。 タブ電極に入射する光の経路を説明するための図である。 従来の太陽電池装置の表面電極部の構成を示す模式的断面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。

符号の説明

１ 太陽電池装置
２ タブ電極
３ 透光性部材
４ 裏面部材
５ 透光性樹脂
１１ ｎ型単結晶シリコンウエハ
１２ 受光面電極
１３ バスバー電極部
１４ フィンガー電極部
１５ 集電極
２１ ｉ型非晶質シリコンウエハ
２２ ｐ型非晶質シリコンウエハ
２３ ｉ型非晶質シリコンウエハ
２４ ｎ型非晶質シリコンウエハ
４１，７１ 凸部
Ｌ１，Ｌ２ 光

Claims (6)

1. 受光面側及び裏面側に集電極を有する複数の太陽電池装置と、
   隣接する前記太陽電池装置の一方の太陽電池装置の受光面側の集電極と他方の太陽電池装置の裏面側の集電極に接続されるタブ電極と、
   前記複数の太陽電池装置の受光面側に配置される透光性部材とを備え、
   前記タブ電極の少なくとも前記透光性部材側の面全体に凹凸が形成され、
   前記凹凸は、前記透光性部材を透過して入射した光を斜め上方に反射するように前記タブ電極の幅方向の断面において複数の山形形状を有しており、
   前記タブ電極は、前記凹凸が形成された前記透光性部材側の面と反対側の面が前記一方の太陽電池の受光面側の集電極に接続され、前記凹凸が形成された前記透光性部材側の面が前記他方の太陽電池の裏面側の集電極に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記凹凸は、前記タブ電極の幅方向および長さ方向に並ぶように設けられた複数の凸部または凹部からなることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記複数の凸部または凹部の各々は、略角錐形状または略円錐形状を有することを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記凹凸は、前記タブ電極の長さ方向に延びるように設けられた複数の凸部からなることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
5. 前記凹凸は、前記タブ電極の両面に形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
6. 前記複数の山形形状の各々は三角形状を有し、前記透光性部材の屈折率Ｎ１、空気の屈折率Ｎ２および前記三角形状の底角φが、
   ２φ≧ｓｉｎ-1 （Ｎ２／Ｎ１）
   の関係を満足する請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

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