JP4850440B2

JP4850440B2 - 太陽電池モジュールおよびその製造方法

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Publication number: JP4850440B2
Application number: JP2005165877A
Authority: JP
Inventors: 顕一岡田; 信夫田辺
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-06-06
Also published as: JP2006339601A

Description

本発明は、色素増感太陽電池をはじめとする各種太陽電池のユニットセル同士を選択して直列又は並列に接続可能な、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。

通常、太陽電池モジュールを作製する際には、例えば大きな出力電流を得るために、太陽電池セル（以下、ユニットセルとも呼ぶ）を直列又は並列に複数接続して用いる。その際、接続する太陽電池セル同士の特性が一致せず、モジュール化した太陽電池セル間に特性のバラツキが存在する場合には、モジュール全体の特性は、モジュール内の最も悪い特性をもつセルの影響を強く受け、低下をまねく傾向がある。例えば、屋外用シリコン太陽電池モジュールでは、発電量の小さなセルがモジュール内に含まれていると他のセルからの負担で高温になり、ホットスポットと呼ばれる現象が起こる場合がある。これに対し、色素増感太陽電池の特性のバラツキは、暗電流量（本来の対極→電解液→窓極（作用極）と逆に、窓極（作用極）から対極や電解液へ戻る電流）や光電流量のバラツキが主な原因で、セル同士を直列に接続する場合には、これらの特性変化を考慮してそれぞれセルから同じ量の電流が得られなければ、最も悪いセルの電流値がモジュール全体の電流値となる。

しかしながら、個々のセルの特性は、モジュールを構成するセル間の接続を全て行い、モジュール全体が全て完成するまで確認できないため、従来はセルを一つずつ検査した後、モジュールに組み込む方法が採られており、他の方法により、モジュールから出力される電流量を調整することはできなかった（例えば、特許文献１を参照）。
ユニットセルを構成する作用極（窓極）と対極の両極がそれぞれ別の基板上に配され、両極間に光電変換層を設けて２枚の基板により挟持されてなるタイプのセルの場合、セルごとに上記検査を施した後、セル間を結線し、モジュール化することができるので、上述した方法は適用できるが、そのためにはモジュール化する前にセルごとに検査する工程が必須であり、製造コストの増大を招く原因の一つとなっていた。

また、モノリシックタイプのセルの場合は、個々のセルが１枚の基板に一方の電極（例えば窓極）を接して二次元的に配され、隣接するセル同士はセルを構成する他方の電極（例えば対極）を隣接するセル方向に延ばし、その端部を隣接するセルの一方の電極に接続して構成されるが、このような構成に上述した方法を適用することは極めて難しい。モノリシックタイプのセルにおいては、隣接するセルの特性に不具合（特性不良）が発生しても、この隣接するセル以外に接続すべきセルが近傍に予め配置されていないので、１つのセルの不具合が直ちに、モジュール全体が所望の仕様に至らない原因となる。

ゆえに、セルの種類（太陽電池の種類）や構造に依存することなく、セル同士を電気的に接続する際に、使用する個々のセル特性に応じて適宜、直列接続または並列接続を選択することにより、太陽電池モジュール全体の短絡電流量の増加を図ることができる太陽電池モジュールの開発が期待されていた。
特開平１１−２３８８９７号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、セルの種類（太陽電池の種類）や構造に依存することなく、セル同士を電気的に接続する際に、使用する個々のセル特性に応じて適宜、直列接続または並列接続を選択することにより、太陽電池モジュール全体の短絡電流量の増加を図ることが可能な、太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る太陽電池モジュールは、同一の基板上に配され、作用極および対極を有する複数個のユニットセルと、隣り合う位置にある２つのユニットセル同士を電気的に接続するための第一手段とを備え、前記第一手段は、前記作用極と前記対極の間に配設され、前記第一手段は、前記２つのユニットセルの一方に形成された第一導電層と前記２つのユニットセルの他方に形成された第二導電層を接続するための直列接続用の突出電極と、前記２つのユニットセルのそれぞれに形成された第一導電層同士および前記２つのユニットセルのそれぞれに形成された第二導電層同士を接続するための並列接続用の突出電極とからなり、前記第一手段は、前記直列接続用の突出電極または前記並列接続用の突出電極によって、前記２つのユニットセル同士を直列又は並列を選択して接続可能とする接続体であり、前記ユニットセルは多角形からなり、前記第一手段が該多角形をなす複数の辺の少なくとも１辺に配置されていることを特徴とする。
本発明の請求項２に係る太陽電池モジュールは、請求項１において、前記ユニットセル間を仕切る熱可塑性樹脂の中に配されていることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る太陽電池モジュールは、請求項１または２において、前記第一手段が前記多角形をなす複数の辺ごとに配置されていることを特徴とする。
本発明の請求項４に係る太陽電池モジュールは、請求項１〜３のいずれか１項において、前記ユニットセルは六角形であることを特徴とする。
本発明の請求項５に係る太陽電池モジュールは、請求項１〜４のいずれか１項において、前記ユニットセルの電気出力を測定して、前記ユニットセルの稼働状況をモニタするプローブからなる第二手段が、前記基板上に設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項６に係る太陽電池モジュールの製造方法は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、隣り合う位置にある２つのユニットセル同士を直列接続するための直列接続用の突出電極からなる第一手段を有するユニットセルを作製する工程と、隣り合う位置にある２つのユニットセル同士を並列接続するための並列接続用の突出電極からなる第一手段を有するユニットセルを作製する工程と、プローブからなる第二手段により、前記ユニットセルからの電気出力をモニタしながら所定の電圧値になるまで、前記２つのユニットセル同士を並列に接続する工程と、前記電気出力が所定の電圧値に達した後、前記２つのユニットセル同士を直列に接続する工程と、を有することを特徴とする。

本発明に係る太陽電池モジュール（請求項１）は、隣り合う位置にあるユニットセル同士を効率良く自由に直列又は並列に選択して接続することができる構造を有する第一手段を備えているので、モジュール内で直列に接続されるユニットセル同士の電流特性を容易に最適化した上で、この最適化されたユニットセル同士を並列に接続することができる。ゆえに、本発明によれば、太陽電池モジュール全体の短絡電流量の増加を図ることが可能な太陽電池モジュールが得られる。

以下では、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を、色素増感太陽電池の場合
を例に図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る太陽電池モジュールにおける第一手段の構造を示す図であり、（ａ）は直列接続用接合部の概略断面、（ｂ）は並列接続用接合部の概略断面、（ｃ）はその配線図である。

本発明に係る太陽電池モジュール１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ユニットセル１０自身の少なくとも一辺に、同一基材上に配された複数個のユニットセル１０・・１０における隣り合う位置にあるユニットセル１０ａ，１０ｂ同士を直列又は並列を選択して電気的に接続可能とする、たとえば、直列接続用銀バンプ１１Ａと並列接続用銀バンプ１１Ｂａ、１１Ｂｂからなる第一手段を接続体として有するものである。

ユニットセル１０（１０ａ、１０ｂ）は、第一基材２と、前記第一基材２の一面に配された第一導電層４とからなる電極用基板と、前記第一導電層４上に重ねて配される半導体層６とから構成される三層構造の透明基板を光が入射する側の窓極（作用極）８とし、一方、第二導電層５を塗布した第二基材３を対極９として、この窓極（作用極）８と対極９とを、互いの導電層４，５同士が対向するように重ね合わすことにより構成される。

基材２，３は、表面に導電材料からなる膜（層）を形成することにより電気を通す導電性を有し、光透過性の高い透明な部材であれば何でも良く、特に制限されない。この基材２，３としては、ガラス板を使用するのが一般的であるが、ガラス板以外にも、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などのプラスチックフィルムシート、酸化チタン、アルミナなどセラミックスの研磨板などを用いることができる。
また、第一基材２は、後に導電膜を形成した基板上に色素担持用の多孔質半導体として二酸化チタン（ＴiＯ_２）を焼き付ける場合は、５００℃程度の高熱に耐える導電性耐熱ガラスが望ましい。

第一導電層４は、第一基材２上に形成された導電材料からなる光透過率の高い導電性の膜である。第一導電層４としては、たとえば、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ_２）、フッ素添加スズ（ＦＴＯ）などの透明な酸化物半導体を単独で、もしくは複数種類を複合化して用いるようにしても良い。
そして、第一基材２上に第一導電層４を形成することで電極用基板とする。

半導体層６は、多孔質半導体に色素を担持させたものである。半導体６層としては、たとえば、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）などの１種または２種以上を複合させた、平均粒径６ｎｍ〜５０ｎｍの酸化物半導体粒子を主成分とする多孔質の薄膜である。
また、色素は、たとえば、ルテニウム錯体や鉄錯体、ポルフィリン系やフタロシアニン系の金属錯体の他、エオシン、ローダミン、メロシアニン、クマリンなどの有機色素があり、これらを用途や多孔質半導体層の材料に応じて適宜選択して用いる。

第二導電層５は、導電材料からなる導電性の膜であり、第二基材３の表面に形成することにより対極９として作用する。この第二導電層５は、たとえば、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素添加スズ（ＦＴＯ）などの導電性酸化物半導体や、金、白金、炭素系材料などの導電性材料を蒸着、塗布等することにより形成される。また、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素添加スズ（ＦＴＯ）などの導電性酸化物半導体からなる薄膜上に、白金やカーボンなどの層を形成したものとすることもできる。

銀バンプ１１（１１Ａ、１１Ｂａ、１１Ｂｂ）は、隣り合う位置にあるユニットセル１０ａ，１０ｂ同士を電気的に接続する突出電極であり、高さは５μｍ〜３０μｍである。この銀バンプ１１は、ユニットセル１０ａ，１０ｂ間を仕切る、たとえば、ホットメルト接着剤のような熱可塑性樹脂からなる隔壁１２の中に、直列接続用銀バンプ１１Ａと並列接続用銀バンプ１１Ｂａ、１１Ｂｂとが共に配されている。なお、本実施形態の場合、第一手段として銀バンプを用いているが、他の金属バンプ、異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste；ＡＣＰ）等の加圧により接合する部材としても良い。

直列接続用銀バンプ１１Ａは、図１（ａ）に示すように、たとえば、隣り合う位置にあるユニットセル１０ｂの第二導電層５の上に配され、ユニットセル１０ａの第一導電層４と、隣り合う位置にあるユニットセル１０ｂの第二導電層５とを繋ぎ合わせることで、隣り合う位置にある二つのユニットセル１０ａ，１０ｂを直列接続する。
一方、並列接続用銀バンプ１１Ｂａ、１１Ｂｂは、図１（ｂ）に示すように、たとえば、ユニットセル１０ａの第一導電層４の上と、隣り合う位置にあるユニットセル１０ｂの第二導電層５の上とに、それぞれ絶縁樹脂層１３ｂ、１３ａを介して配され、隣り合う位置にある二つのユニットセル１０ａ，１０ｂにおける第一導電層４，４同士及び第二導電層５，５同士を繋ぎ合わせることにより、並列接続する構成となっている。

そして、このような第一手段による接続方法を用いて、たとえば、三つのユニットセルを並列接続したユニット群と二つのユニットセルを並列接続したユニット群とを、直列接続により繋ぎ合わせた太陽電池モジュールの配線図は、図１（ｃ）にように示される。

また、ユニットセル１０は、図２に示すように、たとえば、三角形状をしたユニットセル１０Ａ（（ａ）参照）や、四角形状をしたユニットセル１０Ｂ（（ｂ）参照）、六角形状をしたユニットセル１０Ｃ（（ｃ）参照）などの多角形からなり、第一手段としての銀バンプ１１Ａ，１１Ｂが多角形をなす複数の辺ごとに配置されている。この際、三角形状をしたユニットセル１０Ａの場合、二つの斜辺の長さαが底辺の長さβと等しくない非正三角形が好ましく、また、四角形状をしたユニットセル１０Ｂの場合、第一の辺αと第二の辺βとの長さが１：２の割合をした長方形が好ましく、また、六角形状をしたユニットセル１０Ｃの場合、一辺αの長さが全て等しく、かつ、隣り合う辺との角度が等しい、等辺・等角をした六角形状が好ましい。

そして、上述した多角形からなるそれぞれのユニットセル１０を用いた太陽電池モジュール１は、たとえば、図３のようにそれぞれ示すことができる。
図３は、多角形状をしたユニットセルを用いた太陽電池モジュールを示す部分平面図である。したがって、図３（ａ）は、三角形状をしたユニットセル１０Ａを用いた太陽電池モジュール１Ａを示し、図３（ｂ）は、四角形状（長方形）をしたユニットセル１０Ｂを用いた太陽電池モジュール１Ｂを示し、図３（ｃ）は、六角形状をしたユニットセル１０Ｃを用いた太陽電池モジュール１Ｃを示す。なお、図３（ａ）〜（ｃ）中の矢印は、ユニットセルの接続方向例を示すものであり、直列接続の場合は矢印の向いた方が高電位側となり、並列接続の場合は矢印の向いた方とは同電位である。

この太陽電池モジュールにおけるユニットセル間を接続する第一手段の配置は、たとえば、図４のように示すことができる。
図４は、図３（ｃ）において符号Ａで示す接続部配置の拡大平面図である。
図４に示すように、多角形をなすユニットセル１０ａ，１０ｂの複数の辺ごとに、直列接続用銀バンプ１１Ａと並列接続用銀バンプ１１Ｂａ、１１Ｂｂとが共に配されている。

そして、例えば六角形をしたユニットセル１０Ｃを用いたセルの全形は、図５のように示すことができる。このセルは、基板上にユニットセルを作製する際に、従来のような短冊状ではなくハニカム状に作製し、それぞれ隣接したユニットセル１０Ｃ，１０Ｃ同士を、直列又は並列の何れの方法でも接続できるようになっている。この六角形のユニットセルに隣接するユニットセルは六個あり、何れの方向にも接続できるため、直列接続で所定の発電量が得られなければ、所定の発電量が得られるよう並列接続にユニットセルを繋げていくことができる。

また、このセルには、各ユニットセル１０Ｃをモニタする第二手段が基板上に設けられている。第二手段は、ユニットセル１０Ｃの電気出力を測定して稼働状況をモニタするプロ−ブであり、たとえば、同一基材上に配されたユニットセルの列ごとに設けられた爪状をした二本のモニタ端子２１を有する。この第二手段は、目標とする電圧値になるまでユニットセル同士を並列接続して繋げ、目標とする電圧値になった並列接続のユニットセル同士を、さらに直列接続して繋げるために利用される。これにより、粒のそろった並列接続ユニットセル群が直列接続され、電流特性が最適化した太陽電池モジュール１Ｃが得られる。

したがって、この太陽電池モジュール１Ｃは、例えばモジュール全体を右側・中央・左側と分けた場合、直列接続では中央部分の発電量が低いようであれば、中央部分では並列接続に割り当てるセルの数を多くすることで発電電流のバランスを取ることができる。そして、同じ発電電流の並列接続エリア（ユニットセル群）を確保したら、それぞれのエリア（ユニットセル群）同士を直列接続して太陽電池モジュールとすることができる。この際、隣接部との接続は、加熱加圧することで接合するＮＣＰ（Non Conductive Paste）接続を用いる。

そして、同電位同士は並列接続とし、異電位同士は直列接続とした場合の太陽電池モジュール１Ｃのセルの分割例を図６に示す。ユニットセル１０同士の接続は、並列又は直列の何れかの接続部分をポンチで加熱プレスして行なう。図６に示すように、連続した同色（同パターン）部が同電位である。

次に、本発明に係る太陽電池モジュール１の製造方法について説明する。
図７は、太陽電池モジュール１における直列接続用接合部の製造工程を示す概略断面図である。
まず、ガラスからなる基材２上に第一導電層４を形成することで電極用基板を構成する。第一導電層４の形成方法としては、第一導電層４の材料に応じて公知の方法を用いて行えば良く、たとえば、スパッタ法やＣＶＤ法（気相成長法）、ＳＰＤ法（スプレー熱分解堆積法）、蒸着法などにより、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）などの酸化物半導体からなる薄膜を形成する。この第一導電層４は、厚過ぎると光透過性が劣り、一方、薄過ぎると導電性が劣ってしまうこととなるため、光透過性と導電性の両方を考慮して、１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の膜厚に形成する。次いで、この成膜された第一導電層４の上に、レジストをスクリーン印刷法などにより形成した後、レジストをエッチングして所望の形状をしたユニットセルパターンを作製する。これにより、窓極（作用極）８用の導電性基板が構成される（図７（ａ）参照）。
一方、フィルムからなる基材３上に、例えばＳＰＤ法によって第二導電層５を、１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の薄膜に形成し、第二導電層５の上に、レジストをスクリーン印刷法などにより形成した後、レジストをエッチングして所望の形状をしたユニットセルパターンを作製する。これにより、対極９用の導電性基板が構成される（図７（ａ）参照）。

次いで、窓極（作用極）８用の導電性基板における第一導電層４上に多孔質半導体層６を形成することで窓極（作用極）８を構成する（図７（ｂ）参照）。多孔質半導体層６を形成する方法としては、たとえば、二酸化チタン（ＴiＯ_２）の粉末を分散媒と混ぜてペーストを調整し、これをスクリーン印刷法やインクジェットプリント法、ロールコート法、ドクターブレード法、スピンコート法などにより、第一導電層４上に塗布する。その際、多孔質半導体層６の膜厚は、５μｍ〜２５μｍの範囲が好ましい。

次に、対極９用の導電性基板における第二導電層５上の隔壁部に、たとえば、スクリーン印刷法によって銀バンプ１１Ａを形成する。その際、銀バンプ１１Ａの高さは、５μｍ〜３０μｍの範囲が好ましい（図７（ｃ）参照）。
続いて、銀バンプ１１Ａを全体的に囲むように、熱可塑性樹脂からなる隔壁１２を形成することで対極９を構成する。この隔壁１２の厚さは、３０μｍ〜１００μｍの範囲が好ましい（図７（ｄ）参照）。
そして、図７（ｄ）の矢印の方向に、窓極（作用極）８と対極９とを貼り合わせることにより、隣り合う位置にある二つのユニットセル１０ａ，１０ｂとを直列接続する第一手段が形成されたセルとする（図７（ｅ）参照）。

また、隣り合う位置にある二つのユニットセル１０ａ，１０ｂを並列接続する第一手段が形成されたセルは、図８に示すようにして作製できる。
図８は、太陽電池モジュール１における並列接続用接合部の製造工程を示す概略断面図である。
まず、直列接続する第一手段が形成されたセルと同様に、ガラスからなる基材２上に、たとえば、ＳＰＤ法によって第一導電層４を、厚さが１００ｎｍ〜１０００ｎｍの薄膜として形成することにより電極用基板を構成する。次いで、この成膜された第一導電層４の上に、レジストをスクリーン印刷法などにより形成した後、レジストをエッチングして所望の形状をしたユニットセルパターンを作製する。これにより、窓極（作用極）８用の導電性基板が構成される（図８（ａ）参照）。
一方、フィルムからなる基材３上に、たとえば、ＳＰＤ法によって第二導電層５を、厚さが１００ｎｍ〜１０００ｎｍの薄膜として形成し、第二導電層５の上に、レジストをスクリーン印刷法などにより形成した後、レジストをエッチングして所望の形状をしたユニットセルパターンを作製する。これにより、対極９用の導電性基板が構成される［図８（ａ）参照］。

次いで、窓極（作用極）８用の導電性基板における第一導電層４上に多孔質半導体層６を形成する。また、第一導電層４上において、後述する熱可塑性樹脂からなる隔壁１２ａ上に形成された銀バンプ１１Ｂｂと対向する位置に、絶縁性の弾性接着剤層１３ｂを、厚さが１μｍ〜５μｍの薄膜として形成することにより、窓極（作用極）８を構成する［図８（ｂ）参照）］。
一方、対極９用の導電性基板における第二導電層５上の隔壁部に、たとえば、スクリーン印刷法によって絶縁性の弾性接着剤層１３ａを、厚さが１μｍ〜５μｍの薄膜として形成する。また、弾性接着剤層１３ａと互いに隣接するように熱可塑性樹脂からなる隔壁の一部１２ａを、厚さが１μｍ〜５μｍの薄膜として形成する［図８（ｂ）参照］。

次に、対極９用の導電性基板における第二導電層５上に形成した弾性接着剤層１３ａ及び隔壁の一部１２ａの上に、それぞれ銀バンプ１１Ｂａ、１１Ｂｂを形成する［図８（ｃ）参照］。
続いて、二つの銀バンプ１１Ｂａ、１１Ｂｂを全体的に包み込むように、熱可塑性樹脂で厚膜化して隔壁１２ｂとすることにより、対極９を構成する［図８（ｄ）参照］。
そして、図８（ｄ）の矢印の方向に、窓極（作用極）８と対極９とを貼り合わせることにより、隣り合う位置にある二つのユニットセル１０ａ，１０ｂとを並列接続する第一手段が形成されたセルとする（図８（ｅ）参照）。

上述のように構成したセルは、図６に示すように、第二手段によってユニットセルからの電気出力をモニタしながら所定の電圧値になるまで並列にユニットセルを接続していき、所定の電圧値が得られたら隣のユニットセルと直列に接続することで、太陽電池モジュールとすることができる。なお、本実施形態では、色素増感太陽電池の場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリコン太陽電池など他の太陽電池にも適応することができるものである。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明では図７と図８を特に参照する。
まず、基材２として、洗浄した硼珪酸ガラス（SCHOTT社製、TEMPAX #8330：１８０ｍｍ×１８０ｍｍ×２ｍｍ^ｔ）を用い、その上面にスプレー熱分解堆積法にて、シート抵抗１０Ω／□のスズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）膜を第一導電層４として３００ｎｍの厚さに形成して、電極用基板とした。次いで、第一導電層４の上からスクリーン印刷法にて合成ゴム系レジストを成膜し、第一導電層４（スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）膜）をエッチングしてハニカム状パターンを作製した。その後、平均粒経１５ｎｍの酸化チタンペースト（Solaronix S.A.社製、Ti-nanoxide T ）をスクリーン印刷法で塗布し、乾燥させ、厚さ１５μｍの多孔質半導体層６を形成した。また、第一導電層４上において、後述する薄膜の隔壁１２ａ上に形成された銀バンプ１１Ｂｂと対向する位置に、絶縁性の弾性接着剤層１３ｂを形成する。そして、酸化チタン多孔膜からなる多孔質半導体層６に色素を担持し、ナノコンポジットゲル層を作製し、窓極（作用極）８とした。

また、基材３として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（王子トービ社製、OTEC：１７５ｍｍ×１８０ｍｍ×０．１ｍｍ^ｔ）を用い、電極用基板とした。この基材３には、予めシート抵抗１０Ω／□のスズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）膜を第二導電層５として３００ｎｍの厚さに設けてある。

次いで、第二導電層５の上からスクリーン印刷法にて合成ゴム系レジストを成膜し、第二導電層５（スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）膜）をエッチングしてハニカム状（六角形状）のパターンを作製した。その後、隔壁部にエポキシ樹脂系の絶縁・弾性接着剤１３ａ、ＮＣＰからなる薄膜の隔壁１２ａ、直列接続用銀バンプ１１Ａ及び並列接続用銀バンプ１１Ｂａ、１１Ｂｂ、ＮＣＰからなる厚膜の隔壁１２ｂの順で設け、接続構造を作製したものを対極９として用い、上述した窓極（作用極）８と貼り合わせることによりユニットセルとした。

そして、基板全体に光を当て、基板最端部のユニットセルから出力される電圧値をモニタしながらユニットセルを順に並列接続していき、所定の電圧値が得られたら隣のユニットセルに接続するという方法により、ユニットセルの接続・モジュール化を行なった。この方法により得られたモジュールの電流電圧特性を測定した結果を、図９（ａ）に示す。
また、比較例として、上述のように作製したユニットセルの電圧値をモニタせずに一定の個数分だけユニットセルを並列に接続してモジュール化を行ない、その電流電圧特性を測定した結果を、図９（ｂ）に示す。
なお、図９において、Ｉ_ＳＣはモジュール全体の短絡電流量を、Ｖ_ＯＣは開放電圧を、ηはエネルギー変換効率を、それぞれ表す。

図９から明らかなように、隣り合う位置にあるユニットセル同士を電気的に接続する第一手段とを備え、この第一手段が直列又は並列を選択して接続可能とする構造体からなる太陽電池モジュールとした場合［図９（ａ）］には、ほぼ同じ電圧値をもつように並列接続されたセルの集団同士を、直列接続したことにより、モジュール全体の短絡電流量Ｉ_ＳＣが５１ｍＶとなった。これに対して、比較例のＩ_ＳＣは３７ｍＶであった。この結果から、本発明によれば、モジュール内で直列に接続されるユニットセル同士の電流特性を容易に最適化することができることが確認された。また、エネルギー変換効率ηも、比較例が０．６％であるのに対し、本実施例では１．２％と倍増することが判明した。

本発明に係る太陽電池モジュールにおける第一手段の構造例を示す図であり、（ａ）は直列接続用接合部の断面図、（ｂ）は並列接続用接合部の断面図、（ｃ）はその配線図である。本発明に係る太陽電池モジュールで用いる多角形状のユニットセルの一例を示す拡大平面図である。図２に例示した多角形状のユニットセルを用いてなる太陽電池モジュールを示す部分平面図である。図３（ｃ）において符号Ａで示した接続部配置の拡大平面図である。本発明に係る太陽電池モジュールの一例を示す平面図である。図５の太陽電池モジュールにおいて、並列接続した群ごとにユニットセルを区別して表示した平面図である。図１（ａ）の直列接続用接合部の製造工程を示す概略断面図である。図１（ｂ）の並列接続用接合部の製造工程を示す概略断面図である。太陽電池モジュールの電流・電圧特性を示すグラフであり、（ａ）は実施例の場合を、（ｂ）は比較例の場合を、それぞれ表す。

符号の説明

１太陽電池モジュール、２第一基材、３第二基材、４第一導電層、５第二導電層、６半導体層、８窓極（作用極）、９対極、１０ユニットセル、１１Ａ，１１Ｂ銀バンプ（第一手段）、１２熱可塑性樹脂、１３絶縁性樹脂、２１モニタ端子（第二手段）。

Claims

同一の基板上に配され、作用極および対極を有する複数個のユニットセルと、
隣り合う位置にある２つのユニットセル同士を電気的に接続するための第一手段とを備え、
前記第一手段は、前記作用極と前記対極の間に配設され、
前記第一手段は、前記２つのユニットセルの一方に形成された第一導電層と前記２つのユニットセルの他方に形成された第二導電層を接続するための直列接続用の突出電極と、前記２つのユニットセルのそれぞれに形成された第一導電層同士および前記２つのユニットセルのそれぞれに形成された第二導電層同士を接続するための並列接続用の突出電極とからなり、
前記第一手段は、前記直列接続用の突出電極または前記並列接続用の突出電極によって、前記２つのユニットセル同士を直列又は並列を選択して接続可能とする接続体であり、
前記ユニットセルは多角形からなり、前記第一手段が該多角形をなす複数の辺の少なくとも１辺に配置されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
前記第一手段は、前記ユニットセル間を仕切る熱可塑性樹脂の中に配されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記第一手段が前記多角形をなす複数の辺ごとに配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
前記ユニットセルは六角形であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
前記ユニットセルの電気出力を測定して、前記ユニットセルの稼働状況をモニタするプローブからなる第二手段が、前記基板上に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
隣り合う位置にある２つのユニットセル同士を直列接続するための直列接続用の突出電極からなる第一手段を有するユニットセルを作製する工程と、
隣り合う位置にある２つのユニットセル同士を並列接続するための並列接続用の突出電極からなる第一手段を有するユニットセルを作製する工程と、
プローブからなる第二手段により、前記ユニットセルからの電気出力をモニタしながら所定の電圧値になるまで、前記２つのユニットセル同士を並列に接続する工程と、
前記電気出力が所定の電圧値に達した後、前記２つのユニットセル同士を直列に接続する工程と、を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。