JP4958525B2 - Solar cell module and method for manufacturing solar cell module - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell module and a method for manufacturing a solar cell module.
従来、HIT太陽電池モジュールは、図6に示すように、複数の太陽電池セルのバスバー電極20同士が互いに銅箔等の導電材からなるタブ40により電気的に接続され、ガラス、透光性プラスチックのなどの透光性を有する表面保護材と、PET(Poly Ethylene Terephtalate)等のフィルムからなる裏面保護材との間に、EVA等の透光性を有する封止材により封止されている。
Conventionally, in the HIT solar cell module, as shown in FIG. 6, the
太陽電池モジュールは、導電性ペーストにより、太陽電池セル10表面に、バスバー電極20及びフィンガー電極30を形成することによって作製される。そして、バスバー電極20上にタブ40をハンダにより接着することで、太陽電池セルを直列に接続することが一般的である。このように、タブ40をハンダ付けによって接着する場合、図7に示すように、太陽電池セル10の両側から圧力がかけられる。尚、図7は、図6を矢印方向から見た図である。
The solar cell module is manufactured by forming the
又、樹脂フィルムに固定された線状の金属体(タブ)を、太陽電池セルの電極形成面に押圧して加熱し、金属体(タブ)を電極形成面に固定する技術も開示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来のハンダ付けによるタブの接着では、図7に示すように圧力や熱の影響で、太陽電池セルが反りやすく、割れやすいという問題がある。このように、太陽電池セルが反ることによって、タブがはがれたり、太陽電池セルが割れたりすることは、太陽電池モジュールの変換効率の低下につながる。 However, in the conventional bonding of the tab by soldering, there is a problem that the solar battery cell is easily warped and easily broken due to the influence of pressure and heat as shown in FIG. As described above, when the solar cell is warped, the tab is peeled off or the solar cell is cracked, which leads to a decrease in the conversion efficiency of the solar cell module.
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、太陽電池セルにタブを取り付ける際、太陽電池セルの反りや割れを抑制する太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of a solar cell module and a solar cell module which suppress the curvature and crack of a solar cell when attaching a tab to a solar cell in view of said problem.
本発明の第1の特徴は、表面保護材と裏面保護材との間に、複数の太陽電池セルが配設される太陽電池モジュールであって、複数の太陽電池セルそれぞれの少なくとも片面には、導電材料を溝部に有する保護材が、導電材料を太陽電池セルに接触するように配置され、隣り合う太陽電池セルに配置された導電材料を電気的に接続することにより、太陽電池セル同士を互いに電気的に接続する太陽電池モジュールであることを要旨とする。 A first feature of the present invention is a solar cell module in which a plurality of solar cells are disposed between a front surface protective material and a back surface protective material, and at least one surface of each of the plurality of solar cells, A protective material having a conductive material in the groove portion is disposed so that the conductive material is in contact with the solar battery cell, and the solar battery cells are mutually connected by electrically connecting the conductive material disposed in the adjacent solar battery cells. The gist is that the solar cell module is electrically connected.
第1の特徴に係る太陽電池モジュールによると、導電材料を溝部に有する保護材を太陽電池セルに接着するため、太陽電池セル表面において均一に圧力がかかり、太陽電池セルの反りや割れを抑制することができる。 According to the solar cell module according to the first feature, since the protective material having the conductive material in the groove portion is bonded to the solar cell, pressure is applied uniformly on the surface of the solar cell, thereby suppressing warpage and cracking of the solar cell. be able to.
又、第1の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、導電材料は、溝部に配置される第1の導電材料と、第1の導電材料と溝部の内部で接続し、保護材の外部へ延びる第2の導電材料とから形成され、第2の導電材料を接続することにより、太陽電池セル同士を互いに電気的に接続してもよい。 In the solar cell module according to the first feature, the conductive material includes a first conductive material disposed in the groove, a second conductive material connected to the first conductive material inside the groove, and extending to the outside of the protective material. The solar cells may be electrically connected to each other by connecting the second conductive material.
この太陽電池モジュールによると、溝部の内部における導電材料と、溝部の外部へ延びる導電材料を異なる材料で作製することができる。 According to this solar cell module, the conductive material inside the groove and the conductive material extending to the outside of the groove can be made of different materials.
又、上記の太陽電池モジュールにおいて、第1の導電材料は、接着性を有してもよい。 In the above solar cell module, the first conductive material may have adhesiveness.
この太陽電池モジュールによると、第1の導電材料を溝部に固定するための接着剤等が必要なく、工程の簡素化やコストの削減につながる。 According to this solar cell module, there is no need for an adhesive or the like for fixing the first conductive material to the groove portion, which leads to simplification of the process and cost reduction.
又、第1の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、保護材は、太陽電池セルの端部よりも外部へ出るように配置され、当該外部へ出ている導電材料を接続することにより、太陽電池セル同士を互いに電気的に接続してもよい。 Further, in the solar cell module according to the first feature, the protective material is arranged so as to go out from the end of the solar cell, and the solar cell is connected by connecting the conductive material going out to the outside. They may be electrically connected to each other.
この太陽電池モジュールによると、太陽電池セル同士の接続部分を保護材で保護することができる。 According to this solar cell module, the connection part of photovoltaic cells can be protected with a protective material.
又、第1の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、保護材は、表面保護材よりも大きい屈折率を有することが好ましい。 In the solar cell module according to the first feature, the protective material preferably has a refractive index larger than that of the surface protective material.
この太陽電池モジュールによると、表面保護材から入射した光が保護材内部で反射することにより、光の閉じ込め効果が大きくなり、太陽電池セルの変換効率を向上させることができる。 According to this solar cell module, the light incident from the surface protective material is reflected inside the protective material, so that the light confinement effect is increased and the conversion efficiency of the solar cell can be improved.
本発明の第2の特徴は、表面保護材と裏面保護材との間に、複数の太陽電池セルが配設される太陽電池モジュールの製造方法であって、導電材料を溝部に有する保護材を形成する工程と、太陽電池セルの少なくとも片面に、保護材を、導電材料が太陽電池セルに接触するように接着する工程と、隣り合う太陽電池セルに配置された導電材料を接続することにより、太陽電池セル同士を互いに電気的に接続する工程とを含む太陽電池モジュールの製造方法であることを要旨とする。 A second feature of the present invention is a method for manufacturing a solar cell module in which a plurality of solar cells are disposed between a front surface protective material and a back surface protective material, the protective material having a conductive material in a groove portion. By connecting the protective material to the at least one surface of the solar battery cell, the step of adhering the protective material so that the conductive material contacts the solar battery cell, and the conductive material disposed in the adjacent solar battery cell, The gist of the present invention is a method for manufacturing a solar cell module including a step of electrically connecting solar cells to each other.
第2の特徴に係る太陽電池モジュールの製造方法によると、導電材料を溝部に有する保護材を太陽電池セルに接着するため、太陽電池セル表面において均一に圧力がかかり、太陽電池セルの反りや割れを抑制することができる。 According to the method for manufacturing a solar cell module according to the second feature, since the protective material having the conductive material in the groove is bonded to the solar cell, pressure is uniformly applied on the surface of the solar cell, and the solar cell is warped or cracked. Can be suppressed.
本発明によると、太陽電池セルにタブを取り付ける際、太陽電池セルの反りや割れを抑制する太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when attaching a tab to a photovoltaic cell, the solar cell module which suppresses the curvature and crack of a photovoltaic cell, and the manufacturing method of a photovoltaic cell module can be provided.
次に、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
<第1の実施形態>
(太陽電池モジュール)
第1の実施形態に係る太陽電池モジュールとして、HIT構造を有する太陽電池セル1を用いた太陽電池モジュールを例に挙げ、以下について説明する。図1(a)は、第1の実施形態に係る太陽電池モジュールの要部を説明するための斜視図である。
<First Embodiment>
(Solar cell module)
As a solar cell module according to the first embodiment, a solar cell module using solar cells 1 having a HIT structure will be described as an example, and the following will be described. Fig.1 (a) is a perspective view for demonstrating the principal part of the solar cell module which concerns on 1st Embodiment.
太陽電池セル1の上面には、保護材2が配置される。太陽電池セル1の受光面に配される保護材2は、透光性の材料からなる。一方、太陽電池セル1の背面に配される保護材2は、透光性材料、非透光性材料のどちらを用いても良い。保護材2としては、例えば樹脂シートが用いられる。この保護材2は、例えば、熱圧着により太陽電池セル1に固着される。
A
保護材2は、溝部Aを有し、溝部Aの内部には導電材料3が配置される。導電材料3(第1の導電材料)としては、例えば、ステンレス、アルミや銀ペーストが用いられる。又、溝部Aの端からは、隣接する素子と接続させるための金属線4(第2の導電材料)が出ている。尚、図1では、溝部Aは2本示しているが、1本でも3本以上でも構わない。このように、保護材2は、導電材料3が太陽電池セル1に接触するように配置される。
The
図1(a)におけるB−B断面図を図1(b)に示し、図1(b)におけるC−C断面図を図1(c)に示す。導電材料3は、導電性接着テープ5によって、太陽電池セル1に電気的に接合されている。導電材料3は、図1(c)に示すように、それぞれの部材を固着するための導電性接着剤6と電気的抵抗を良くするための金属線7とで構成される。導電性接着剤6は、溝部Aを隙間無く埋める役割を果たし、かつ導電性接着テープ5と保護材2の表面がほぼ平坦になるようにしている。金属線4は、溝部Aの中で一の端部を導電材料3と電気的に接続し、保護材2の外部へ延びる。そして、金属線4の他の端部は、隣り合う太陽電池セル1から延びる金属線と、直接或いは間接的に、電気的に接合される。
BB sectional view in FIG. 1A is shown in FIG. 1B, and CC sectional view in FIG. 1B is shown in FIG. The
又、金属線4及び金属線7は、例えば、アルミと錫、インジウム等との合金線やアルミの単体から構成される。
Moreover, the
又、太陽電池セル1の下面にも同様の保護材2が配置されており、金属線4が図1(a)における奥側の端部より出ている。
Moreover, the same
又、保護材2を配置した太陽電池セル1は、ガラス、透光性プラスチックなどの透光性を有する表面保護材と、PET(Poly Ethylene Terephtalate)等のフィルムからなる裏面保護材との間に配設され、太陽電池モジュールとなる。保護材2を形成する樹脂シートは、この表面保護材よりも大きい屈折率を有することが好ましい。例えば、ガラスの屈折率は、1.52なので、樹脂シートは1.52以上の屈折率を有することが好ましい。このような樹脂としては、例えば、イミド系樹脂が挙げられる。又、樹脂シートとして、PET(ポリエチレンテレフタレート)シートにEVA(エチレンビニルアセテート)を積層した構成としてもよい。PETによって水分の侵入を防ぎ、熱可塑性であるEVAによって密着性を向上させることができる。尚、樹脂シートとして、PETやEVAを単体で用いてもよいことは勿論である。
In addition, the solar battery cell 1 in which the
(太陽電池モジュールの製造方法)
次に、第1の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法について、図1及び図2を用いて説明する。
(Method for manufacturing solar cell module)
Next, the manufacturing method of the solar cell module according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、太陽電池セル1を作成する。例えば、n型(100)単結晶シリコンウェーハ(100mm角、100μm厚)をアルカリ水溶液で異方性エッチング加工して表面に微細凹凸を形成した後、通常洗浄して表面の不純物を除去する。その後、プラズマCVD法により片面にi型、p型a−Si:Hを5nm程度ずつ順次堆積して、受光面に接合を形成した。続いて、もう片方の面にi型、n型a−Si:Hを5nm程度ずつ順次堆積する。半導体積層面には、それぞれスパッタ法によりITO層100nmを形成する。 First, the solar battery cell 1 is created. For example, an n-type (100) single crystal silicon wafer (100 mm square, 100 μm thickness) is anisotropically etched with an alkaline aqueous solution to form fine irregularities on the surface, and is then usually washed to remove surface impurities. Thereafter, i-type and p-type a-Si: H were sequentially deposited on one side by a plasma CVD method in a thickness of about 5 nm to form a junction on the light-receiving surface. Subsequently, i-type and n-type a-Si: H are sequentially deposited on the other surface by about 5 nm. An ITO layer having a thickness of 100 nm is formed on each semiconductor lamination surface by sputtering.
一方、PET(ポリエチレンテレフタレート)シートにEVA(エチレンビニルアセテート)を積層した保護材2を用意する。ここで、EVAには溝部Aが形成されている。尚、このように2枚の樹脂シートを組み合わせて保護材2を作製する以外に、溝部を有する状態で成型された樹脂シートを用いてもよく、樹脂シートに溝部を形成してもよい。そして、溝部Aには、金属線4及び導電材料3が配置され、溝部Aの開口部には導電性接着テープ5が配置される。
On the other hand, a
次に、保護材2を100℃程度で仮乾燥する。その後、図1(a)に示すように、150〜250℃で、保護材2を太陽電池セル1に圧着するとともに、導電性接着テープ5による太陽電池セル1と導電材料3との接合と、導電性接着剤6による金属線4の接合を行う。
Next, the
次に、図2に示すように、隣り合う太陽電池セルに配置された金属線4を接続することにより、太陽電池セル同士を互いに電気的に接続する。
Next, as shown in FIG. 2, the solar cells are electrically connected to each other by connecting the
次に、接続された複数の太陽電池セルを表面保護材と裏面保護材との間に配設し、第1の実施形態に係る太陽電池モジュールを作成する。 Next, a plurality of connected solar cells are arranged between the front surface protective material and the back surface protective material, and the solar cell module according to the first embodiment is created.
(作用及び効果)
第1の実施形態に係る太陽電池モジュールによると、樹脂シートに溝をつけ、その溝の中に導電材料3を設置することにより、接着面がほぼ平坦になり、太陽電池セルに対し、ほぼ均一な圧力がかけられる。又、電力取り出し用の金属線4を設置するため、素子間の接続工程を行うことができ、この接続工程において、余計な圧力をかけることがない。このため、圧力の集中による、太陽電池セルの反りや割れなどの不良がなくなり、歩留まりが向上する。
(Function and effect)
According to the solar cell module according to the first embodiment, a groove is formed in the resin sheet, and the
又、導電材料3として接着性を有する銀ペーストを用い、溝部に流し込むと、導電材料を溝部に固定するための接着剤等が必要なく、工程の簡素化やコストの削減につながる。
Further, when a silver paste having adhesiveness is used as the
又、太陽電池セルの受光面側の保護材2を形成する透光性材料は、表面保護材よりも大きい屈折率を有することが好ましい。表面保護材から入射した光が保護材内部で反射することにより、光の閉じ込め効果が大きくなる。このため、従来、変換に寄与しなかった光を有効利用でき、太陽電池セルの変換効率を向上させることができる。
Moreover, it is preferable that the translucent material which forms the
<第2の実施形態>
第2の実施形態に係る太陽電池モジュールは、図3(a)に示すように、太陽電池セル1上には、保護材2が配置され、太陽電池セル1と保護材2とを接着剤8により固着する。
<Second Embodiment>
In the solar cell module according to the second embodiment, as shown in FIG. 3A, the
図3(a)におけるB−B断面図を図3(b)に示し、図3(b)におけるC−C断面図を図3(c)に示す。 FIG. 3B shows a BB cross-sectional view in FIG. 3A, and FIG. 3C shows a CC cross-sectional view in FIG. 3B.
保護材2の溝部Aは、保護材2の端部まで達しておらず、液状の導電材料9が流れでないようにしている。導電材料9としては、例えば、銀ペーストが用いられる。予め、溝部Aに金属線4を設置した後、保護材2の面よりやや盛り上がるように銀ペーストを流し込んでいる。このように構成された保護材2上に太陽電池セル1を設置し、100℃程度で仮乾燥させ、その後150〜250℃で加熱し、圧着することにより、第2の実施形態に係る太陽電池モジュールを作成できる。
The groove A of the
第2の実施形態に係る太陽電池モジュールのその他の構成、製造方法については、第1の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。 Since the other configuration and the manufacturing method of the solar cell module according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted here.
第2の実施形態に係る太陽電池モジュールによると、導電材料3として液状のものを用いても、外部に流れ出ることがない。
According to the solar cell module according to the second embodiment, even if a liquid material is used as the
<第3の実施形態>
第3の実施形態に係る太陽電池モジュールは、図4(a)に示すように、太陽電池セル1上には、保護材2が配置され、太陽電池セル1と保護材2とを接着剤8により固着する。
<Third Embodiment>
In the solar cell module according to the third embodiment, as shown in FIG. 4A, the
図4(a)におけるB−B断面図を図4(b)に示し、図4(b)におけるC−C断面図を図4(c)に示す。 4B is a sectional view taken along the line BB in FIG. 4A, and FIG. 4C is a sectional view taken along the line C-C in FIG. 4B.
保護材2の溝部Aには、導電性接着剤6が介在し、金属線7を固定する。金属線7には、予め導電性接着テープ5が貼られており、太陽電池セル1の電極形成面と接続する。金属線7は、溝部Aの内部から保護材2の外部にまで引き出されて配置される。
A conductive adhesive 6 is interposed in the groove portion A of the
第3の実施形態に係る太陽電池モジュールのその他の構成、製造方法については、第1の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。 Since the other configuration and manufacturing method of the solar cell module according to the third embodiment are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted here.
第3の実施形態に係る太陽電池モジュールによると、溝部の内部にある導電材料と電力取り出し用の配線を一体化して形成することができる。このため、第1の実施形態に比べ、導電材料の取り付け工程を簡素化することができる。 According to the solar cell module according to the third embodiment, the conductive material inside the groove and the wiring for power extraction can be formed integrally. For this reason, compared with 1st Embodiment, the attachment process of an electrically-conductive material can be simplified.
<第4の実施形態>
第4の実施形態に係る太陽電池モジュールは、図5(a)に示すように、太陽電池セル1上には、保護材2が配置される。このとき、保護材2は、太陽電池セル1の端部よりも外部へ出るように配置される。
<Fourth Embodiment>
In the solar cell module according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 5A, the
保護材2の斜視図を図5(b)に示し、保護材2の断面図を図5(c)に示す。保護材2の構成は、第3の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
A perspective view of the
第3の実施形態との違いは、保護材2の接着面及び金属線7が露出していることである。第4の実施形態では、図5(d)に示すように、外部に出ている樹脂シート及び金属線7を導電性接着剤6によって貼り合わせることにより、太陽電池セル同士を互いに電気的に接続する。尚、保護材2の太陽電池セル1から外部に出ている露出部は、太陽電池セル1との接合時には、接着剤が塗布してあるが、金属線7には、導電性接着テープは貼られていない。
The difference from the third embodiment is that the adhesive surface of the
第4の実施形態に係る太陽電池モジュールによると、太陽電池セル同士の接続部分を保護材で保護することができる。又、図5(d)に示すように、入射した光が樹脂シートの界面で反射角が変わり、樹脂シートを導光する。このように光の閉じ込め効果が大きくなることにより、太陽電池セルの変換効率を向上させることができる。 According to the solar cell module according to the fourth embodiment, the connection portion between the solar cells can be protected by the protective material. Further, as shown in FIG. 5D, the incident light changes its reflection angle at the interface of the resin sheet, and guides the resin sheet. Thus, the conversion efficiency of a photovoltaic cell can be improved by increasing the light confinement effect.
尚、以上説明した第1〜第4の実施形態では、いずれも太陽電池セルの両面に保護材を配した例について説明したが、本発明においては保護材を太陽電池セルのいずれか一方の面に配するものであっても良い。斯様に保護材を太陽電池セルのいずれか一方の面に配した構成によっても、電力取り出し用配線を接続する際の圧力集中に伴う太陽電池セルの反りや割れ等の発生を抑制することができる。 In the first to fourth embodiments described above, the example in which the protective material is arranged on both surfaces of the solar battery cell has been described. However, in the present invention, the protective material is provided on any one surface of the solar battery cell. It may be arranged in Thus, even with the configuration in which the protective material is arranged on one side of the solar cell, it is possible to suppress the occurrence of warpage or cracking of the solar cell due to pressure concentration when connecting the power extraction wiring. it can.
又、本発明において、太陽電池セルの受光面に配する保護材は透光性を有する必要があるので、透光性材料から構成される。一方、太陽電池セルの背面に配する保護材は、非透光性の材料から構成しても良いし、或いは反射性を有するように構成しても良い。反射性を有するように構成することで、太陽電池セルを透過した光を保護材で反射させ、太陽電池セルに再入射させることで、光の有効利用を図ることができる。 In the present invention, the protective material disposed on the light receiving surface of the solar battery cell needs to be translucent, and thus is made of a translucent material. On the other hand, the protective material disposed on the back surface of the solar battery cell may be formed of a non-light-transmitting material or may be configured to have reflectivity. By configuring so as to have reflectivity, the light transmitted through the solar battery cell is reflected by the protective material and re-incident on the solar battery cell, so that the light can be effectively used.
又、本発明において、太陽電池セルは第1〜第4の実施形態で説明したHIT構造の太陽電池セルに限定されるものではなく、熱拡散により形成したpn結合を有する単結晶Siや多結晶Si等の結晶系の太陽電池セルを用いても良い。 In the present invention, the solar battery cell is not limited to the solar battery cell having the HIT structure described in the first to fourth embodiments, but is a single crystal Si or polycrystal having a pn bond formed by thermal diffusion. Crystalline solar cells such as Si may be used.
1…太陽電池セル
2…保護材
3…導電材料
4…金属線
5…導電性接着テープ
6…導電性接着剤
7…金属線
8…接着剤
9…導電材料
10…太陽電池セル
20…バスバー電極
30…フィンガー電極
40…タブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
前記複数の太陽電池セルそれぞれの少なくとも片面上に配置された溝部を有する前記表面保護材よりも大きい屈折率を有する保護材と、
該保護材の外部へ延びるように且つ前記溝部の底部側に導電性接着剤、開口側に前記導電性接着剤又は導電性接着テープを有するように該溝部に配置された金属線を有し、
前記金属線により隣り合う太陽電池セルの前記電極形成面間を電気的に接続することを特徴とする太陽電池モジュール。 Between the surface protective material and the back surface protective material, a solar cell module in which a plurality of solar cells having electrode formation surfaces are disposed,
A protective material having a higher refractive index than the surface protective material having a groove disposed on at least one surface of each of the plurality of solar cells;
A metal wire arranged in the groove so as to extend to the outside of the protective material and to have a conductive adhesive on the bottom side of the groove and the conductive adhesive or conductive adhesive tape on the opening side;
The solar cell module, wherein the electrode forming surfaces of adjacent solar cells are electrically connected by the metal wire.
前記保護材の前記対向面と反対側の上面は、平面であることを特徴とする請求項1〜2のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 The solar cell module according to claim 1, wherein an upper surface of the protective material opposite to the facing surface is a flat surface.
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