JP5053380B2 - 太陽電池パネル - Google Patents

Description

本発明は、複数の太陽電池セルが電極タブにて接続された構造を有する太陽電池パネルに関する。

太陽電池セルは、シリコン等の薄肉の結晶基板等を用いて作製され、複数の太陽電池セルは、強化ガラスなどの補強板に、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）等にて接合されて、太陽電池パネルが作製される。

太陽電池パネルでは、通常、取出し電圧を大きくするために、各太陽電池セルが直列に接続される。即ち、従来の太陽電池パネルでは、太陽電池セルの受光面に接続された表面電極タブと、非受光面に接続された裏面電極タブとを接続することで、各太陽電池セルを直列に接続している（例えば特許文献１）。
又、各太陽電池セルを直列に接続する構造において、接続半田のはみ出しを防止するための切欠部を裏面電極に設けたものもある（例えば特許文献４）。

又、太陽電池セルの受光面と非受光面とを一つの電極タブにて接続した構成もあるが、表面電極タブと裏面電極タブとの２種類を用いる構造によれば、各タブの形状を異ならせることで、発電効率と、電極タブによる熱変形の低減とを両立させることが可能である（特許文献１参照）。

一方、表面電極タブと裏面電極タブとを有する構造では、表面電極タブと裏面電極タブとを接続するときに太陽電池セルに負荷が作用し、太陽電池セルに割れが発生する場合がある。該問題を解決するために、表面電極タブと裏面電極タブとの接続部を太陽電池セル外に設けて太陽電池セル同士を接続するという構成を採り、電極タブの接続の際に、太陽電池セルに押圧負荷が作用しないようにした構造が検討されている（例えば特許文献２及び特許文献３）。

特開２００４−２８１７９７号公報（図１） 特開２００４−２４７４０２号公報（図１） 特開２００５−１２９７７３号公報（図１） 特開２００２−１１１０２４号公報

しかしながら、上述の、電極タブの接続部を太陽電池セル外に設けて太陽電池セル同士を接続するという構成では、太陽電池セル外に設けた接続部のため、隣接する太陽電池セルの間隔が広くなってしまう。よって、太陽電池パネルにおいて太陽電池セルの集積度が低下し、太陽電池パネルにおける単位面積当たりの発電量が減少してしまうという問題がある。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、単位面積当たりの発電量を低下することなく太陽電池セルの割れを低減可能な太陽電池パネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における太陽電池パネルは、太陽電池セルと、上記太陽電池セルの受光面に接続される表面電極タブと、上記太陽電池セルの非受光面に接続される裏面電極タブとを備え、上記表面電極タブを上記裏面電極タブに接続して複数の上記太陽電池セルを直列接続した太陽電池パネルであって、上記表面電極タブと上記裏面電極タブとのタブ間接続部は、上記裏面電極タブと上記太陽電池セルとのタブ−セル間接続部に対して、上記太陽電池セルの厚み方向において重ならず上記太陽電池セルの配列方向において隙間を介して配置され、上記タブ−セル間接続部側に位置する上記タブ間接続部の一端部は、上記非受光面領域内に存在することを特徴とする。

又、上記配列方向において上記タブ間接続部の上記一端部に対向する他端部も、上記非受光面領域内に存在するように構成してもよい。

又、上記非受光面にアルミペーストにて形成される集電電極をさらに備え、上記表面電極タブと上記裏面電極タブとは半田付けされ、上記タブ間接続部は、上記集電電極の領域内に配置されるように構成してもよい。

又、上記非受光面に銀ペーストにて形成され上記裏面電極タブが上記タブ−セル間接続部を介して接続されるタブ用電極と、上記隙間に対応して上記非受光面に形成され上記集電電極及び上記タブ用電極が存在しない電極非形成領域とをさらに備えるように構成してもよい。

又、Ｔ１を表面電極タブの厚さ、Ｔ２を裏面電極タブの厚さとすると、上記隙間Ｘは、下記の式にて示される範囲であるように構成してもよい。
２・Ｔ１＜Ｘ＜５・（Ｔ１＋Ｔ２）

又、一つの太陽電池セルは、非受光面にそれぞれ複数の上記タブ間接続部及び上記タブ−セル間接続部を備え、上記タブ間接続部と上記タブ−セル間接続部とは、上記太陽電池セルの配列方向に沿って交互に配列されるように構成してもよい。

本発明の太陽電池パネルによれば、太陽電池パネルの単位面積当たりの発電量を低下させることもなく、太陽電池セルの割れを低減できる太陽電池パネルを得ることができる。

本発明の実施の形態１における太陽電池パネルに備わる太陽電池セルの接続状態を示す側面図である。 図１Ａに示す太陽電池セルの接続状態を示す平面図である。 図１Ａに示す太陽電池セルの非受光面の平面図である。 図１Ａに示す太陽電池セルの接続状態の他の例における平面図である。 図１Ａに示す太陽電池セルの非受光面に形成されている集電電極及びタブ用電極の配置を示す図である。 図１Ａに示す太陽電池セルにおける接続部からの半田のはみ出しを説明するための接続部の平面図である。 図１Ａに示す太陽電池セルにおける接続部からの半田のはみ出しを説明するための接続部の側面図である。 従来構造の太陽電池セル及び実施の形態１の太陽電池セルにおける強度試験サンプルの作製を説明するための図である。 図３Ａに示す強度試験サンプルの破壊強度を評価する試験方法を説明するための斜視図である。 図３Ａに示す強度試験サンプルにおける破壊強度比較結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態２による太陽電池セルと電極タブとの接続部を示す平面図である。 図４Ａに示す接続部の他の例を示す平面図である。 本発明の実施の形態３による太陽電池パネルに備わる太陽電池セルの接続状態を示す図である。 図５Ａに示す太陽電池セルの接続状態を示す側面図である。 図５Ａに示す一つの太陽電池セルにおける電極タブの接続状態を示す側面図である。 図５Ａに示す太陽電池セルの非受光面に形成されている集電電極及びタブ用電極の配置を示す平面図である。 本発明の実施の形態４による太陽電池パネルに備わる太陽電池セルと電極タブの接続部を示す平面図である。 図６Ａに示す接続部の他の例を示す平面図である。 電極タブ接続による太陽電池セルに発生する応力を検討する解析モデルを示す図である。 図７に示す解析モデルによる解析結果を示すグラフである。 本発明の実施形態による太陽電池セルに発生する応力を検討する解析モデルを示す図である。 図９に示す解析モデルによる解析結果を示すグラフである。 図９に示す解析モデルによる解析結果を示すグラフである。 従来の太陽電池パネルに用いられる太陽電池セルの接続状態を示す平面図である。 図１１Ａに示す接続状態における太陽電池セルの側面図である。 図１１Ａに示す太陽電池セルの接続状態の拡大図である。 図１１Ａに示す太陽電池セルにおける電極タブ間の接続状態を示す拡大図である。 図１１Ａに示す太陽電池セルの非受光面を示す平面図である。

符号の説明

１ 太陽電池セル、２ 受光面、３ 非受光面、
１０４ 表面電極タブ、１０５ 裏面電極タブ、１０６ タブ−セル間接続部、
１０７ セル間接続部、１０７ａ 一端部、１０７ｂ 他端部、１０８ 隙間、
１０９ 集電電極、１１０ タブ用電極、１２２ 電極非形成領域、
１５０，１５３，１５４ 太陽電池パネル、
１６２ 配列方向。

本発明の実施形態である太陽電池パネルについて、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。

上記実施形態における太陽電池パネルの構造をより良く理解可能とするために、まず、図１１Ａから図１１Ｅを参照して、従来の太陽電池パネル５０の構成、及び太陽電池パネル５０に用いられる、太陽電池セル１の直列接続について説明する。

図１１Ａは、太陽電池パネル５０に備わる太陽電池セル１を受光面２側から見た太陽電池パネル５０の上面図である。ここで、符号４は、表面電極タブを示す。図１１Ｂは、図１１Ａに示す太陽電池パネル５０の側面図である。ここで、符号３は、太陽電池セル１の非受光面を示し、符号５は、裏面電極タブを示す。図１１Ｃは、図１１Ｂに示す、隣接する太陽電池セル１間を拡大した太陽電池パネル５０の側面図である。ここで、符号６は、太陽電池セル１の受光面２と表面電極タブ４との接続部、及び太陽電池セル１の非受光面３と裏面電極タブ５との接続部を示し、符号７は、裏面電極タブ５と表面電極タブ４との接続部を示す。図１１Ｄは、拡大して図示した隣接する太陽電池セル１同士を非受光面３側から見た太陽電池パネル５０の裏面図である。ここで、符号９は、非受光面３にアルミペーストにて形成された集電電極を示し、符号１０は、非受光面３に銀ペーストにて形成された、裏面電極タブ５を半田付けするための電極を示し、符号１１は、上記アルミペーストと上記銀ペーストとの合金部を示す。尚、図１１Ｂ及び図１１Ｃでは、集電電極９、銀ペーストにてなる電極１０、及び合金部１１は図示を省略している。図１１Ｅは、太陽電池セル１の非受光面３の形状を示している。

このように構成される太陽電池パネル５０において、太陽電池セル１の受光面２に接続された表面電極タブ４を、非受光面３に接続された裏面電極タブ５に接続することで、各太陽電池セル１が直列に接続されている。

次に、従来技術説明にて述べたように、従来の太陽電池パネルでは、表面電極タブ４と裏面電極タブ５とを接続する工程において、太陽電池セル１に割れが発生する場合がある。この原因について、ＦＥＭ（有限要素法）熱応力解析を用いた検討内容を以下に示す。

従来の太陽電池パネル５０の構成に対して、表面電極タブ４と裏面電極タブ５との接続部７が存在することにより、太陽電池セル１に発生する熱応力について検討した。
その解析モデルを図７に示す。該解析モデルは、太陽電池セルモデル１２（板厚０．２ｍｍ）に裏面電極タブモデル１３（板厚０．１３ｍｍ）が接合され、該裏面電極タブモデル１３上に表面電極タブモデル１４（板厚０．２ｍｍ）が長さ６ｍｍで接続された、２次元モデルである。

このような解析モデルにおいて、表面電極タブモデル１４の有、無の変更を与え、該変更により生じる熱膨張差により引き起こされる応力の変化を検討した。検討条件として、熱応力の発生源となる電極タブモデル１３、１４では、その線膨張係数が太陽電池セル１の線膨張係数よりも大きく（例えば電極タブの銅：１６ｅ^−６／Ｋ、太陽電池セルのシリコン：４ｅ^−６／Ｋ）、太陽電池セルと電極タブを接合するための温度範囲（例えば、２２０℃から２０℃）で変化する熱履歴を常に等しく、表面電極タブモデル１４の有、無の各解析モデルに作用させる。さらに、表面電極タブモデル１４の有、無のいずれの解析モデルにおいても、メッシュサイズを同一として解析を行い、熱応力の発生量を定性的に比較できるようにした。尚、符号１５ａは、裏面電極タブモデル１３と太陽電池セルモデル１２との接続モデル部を示し、符号１５ｂは、表面電極タブモデル１４と裏面電極タブモデル１３との接続モデル部を示す。

解析結果を図８に示す。該解析結果によれば、図１１Ｃに示す表面電極タブ４と裏面電極タブ５との接続部７、及び接続部６が太陽電池セル１に接合された状態、つまり上記接続モデル部１５ａ，１５ｂの両方が存在する状態における発生応力が、裏面電極タブ４のみが太陽電池セル１に接合された状態、つまり上記接続モデル部１５ａのみが存在する状態における発生応力よりも大きいことが確認できる。

上記解析結果から、表面電極タブ４と裏面電極タブ５とを接続する工程において、太陽電池セル１に割れが発生する原因は、表面電極タブ４が接続された裏面電極タブ５を太陽電池セル１に接続する接続部６（図１１Ｃ）に発生する熱応力が、他の部分における熱応力よりも大きいためであることが明らかになった。また、一般的に表面電極タブ４の板厚は、裏面電極タブ５の板厚より大きい（例えば１．５〜３倍）。表面電極タブ４に相当する板厚（例えば０．１３ｍｍ）を接続した解析モデルによれば、板厚が大きい方が発生応力は大きい。よって、受光面２側の熱応力が非受光面３側の熱応力よりも大きいことが明らかになった。

次の解析では、表面電極タブ４と裏面電極タブ５との接続部７が、太陽電池セル１に接合しないように、即ち、接続部７が太陽電池セル１と裏面電極タブ５との接続部６に重ならないように、接続部７と接続部６とをずらした状態における解析を行った。この解析モデルを図９に示す。該解析モデルは、表面電極タブモデル１４と裏面電極タブモデル１３との電極タブ同士の接続モデル部１７と、裏面電極タブモデル１３と太陽電池セルモデル１２との接続モデル部１６とが電極タブの厚さ方向において重ならないように、間隔１８を設けたモデルである。尚、一般的な傾向を得るために、表面電極タブモデル１４の板厚、裏面電極タブモデル１３の板厚、及び間隔１８を変化させた条件にて解析を行った。

間隔１８と、太陽電池セル１に発生する熱応力の最大応力との関係を図１０Ａ及び図１０Ｂに示す。最大応力を、表面電極タブモデル１４と裏面電極タブモデル１３との上記接続モデル部１７を太陽電池セルモデル１２に接合した場合に発生する最大応力によって正規化した結果を図１０Ａに示す。図１０Ａによれば、間隔１８が短い場合には、逆に熱応力が大きくなるが、接続モデル部１７と接続モデル部１６とがある程度離れることで、つまり間隔１８がある値を超えると、熱応力は、低下していく。即ち、間隔１８の値が表面電極タブ４の厚さの約２倍を超えると、従来構造の場合よりも、熱応力は低くなることがわかった。

図１０Ａから明らかなように、間隔１８が規定値よりも短い場合には、従来に比して熱応力が増加する。よって、表面電極タブ４と裏面電極タブ５との接続部７の周囲に十分なスペースが無い状態で、例えば特開２００２−１１１０２４号公報に開示されるように、半田漏れを防止する目的等の、半田接合されるパターンを作製することは、逆に熱応力を増加させる結果となる。

又、間隔１８と、太陽電池セル１に発生する熱応力の最大応力との関係を、表面電極タブ４を接合した受光面２側に発生する最大応力によって最大応力を正規化した結果を図１０Ｂに示す。図１０Ｂによれば、間隔１８が、表面電極タブ４の厚さと裏面電極タブ５の厚さとの合計の約５倍になることで、非受光面３に発生する熱応力は、受光面２側の熱応力と同等となり、間隔１８をそれ以上に広げても、太陽電池セル１全体の強度向上は、望めないことがわかった。

以上の解析結果から、表面電極タブ４と裏面電極タブ５との接続部７を、裏面電極タブ５と太陽電池セル１との接続部６に対して所定の間隔を空けることで、太陽電池セル１に発生する熱応力が低減されることが分かった。
よって、表面電極タブ４と裏面電極タブ５との接続部７と、裏面電極タブ５と太陽電池セル１との接続部６とが両タブの厚み方向、つまり太陽電池セル１の厚み方向において重ならないように配置し、かつ、接続部７を、隣接する太陽電池セル１間に配置するのではなく、少なくとも接続部６側の接続部７の端部を太陽電池セル１の非受光面３上に位置させる。該構成により、各セル間を広げることなく、太陽電池セル１の割れ発生を低減した太陽電池パネルが得られる。又、上記構成によれば、さらに、太陽電池セル１に生じる熱応力が低減することから、太陽電池パネルの実使用時における信頼性を向上させることができる。又、太陽電池パネルの長寿命化を図ることも可能となる。

上述の解析結果に基づいて、本発明の実施形態である太陽電池パネルは、以下のように構成される。

実施の形態１．
図１Ａから図１Ｅは、本発明の実施の形態１による太陽電池パネル１５０の太陽電池セルの直列接続の状態を示す。本実施形態の太陽電池パネル１５０においても、上述した太陽電池パネル５０と同様に、太陽電池パネル１５０は、複数の太陽電池セル１をその配列方向１６２に沿って配列し、それぞれの太陽電池セル１の受光面２に接続された表面電極タブ１０４と、非受光面３に接続された裏面電極タブ１０５とを接続することで、それぞれの太陽電池セル１を直列接続している。尚、表面電極タブ１０４は、上述した表面電極タブ４に対応し、裏面電極タブ１０５は、上述した裏面電極タブ５に対応する。

図１Ａは、隣接する太陽電池セル１間の上記直列接続状態を示す断面図であり、図１Ｂは、隣接する太陽電池セル１間を、非受光面３側から見た平面図である。
上述の解析結果に基づいて、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態の太陽電池パネル１５０では、表面電極タブ１０４と裏面電極タブ１０５との接続部分であるタブ間接続部１０７と、裏面電極タブ１０５と太陽電池セル１との接続部分であるタブ−セル間接続部１０６とは、太陽電池セル１の厚み方向１６１において重ならないように、両タブ１０４，１０５の延在方向であり、太陽電池セル１の配列方向である符号１６２に沿って隙間１０８をあけて配置される。

さらに、太陽電池パネル１５０では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、タブ間接続部１０７において、タブ−セル間接続部１０６側に位置するタブ間接続部１０７の一端部１０７ａは、太陽電池セル１の非受光面３の領域内に位置する。さらに太陽電池パネル１５０では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、上記一端部１０７ａに対向するタブ間接続部１０７の他端部１０７ｂも、非受光面３の領域内に位置する。

又、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、太陽電池セル１は、板状のシリコン結晶にてなり、その非受光面３には、図１Ｃに符号１１０にて示されタブ用電極の形成部分を除いて、アルミニウムペーストにて集電電極１０９が形成される。タブ用電極１１０は、上記タブ用電極の形成部分に銀ペーストが直接非受光面３に接触して形成され、集電電極１０９と同等の厚さにて形成される。

又、図１Ｃに符号１１１にて示すように、集電電極１０９とタブ用電極１１０との境界部分には、アルミニウムペーストと銀ペーストとの合金部が形成される。該合金部１１１は、集電電極１０９からタブ用電極１１０へ電気を取出すための部分となる。
尚、集電電極１０９及びタブ用電極１１０の非受光面３への形成順は問わない。又、これらの金属ペーストによる集電電極１０９及びタブ用電極１１０の作製は、主にマスク印刷によって所定の形状に金属ペーストが塗布され、焼成されることで作製される。

タブ用電極１１０に対してタブ−セル間接続部１０６を介して裏面電極タブ１０５が接続され、さらに、裏面電極タブ１０５に対してタブ間接続部１０７を介して表面電極タブ１０４が接続されている。
又、受光面２には、銀ペーストによって集電電極が形成され、その上に表面電極タブ１０４が接続される。

又、本実施形態の太陽電池パネル１５０では、図１Ｃに示すように、太陽電池セル１の非受光面３には、配列方向１６２に沿って平行に配置された直線状に連続する２本のタブ用電極１１０が形成されている。

又、タブ−セル間接続部１０６及びタブ間接続部１０７を形成する、接続を行うための材料は、導電性が得られるものであれば良く、特に限定されない。一般的には、導電性接着剤、導電性フィルム、半田、溶接などが知られている。実施の形態１では、表面電極タブ１０４及び裏面電極タブ１０５は、半田コーティングされた銅線である。

実施の形態１における各部の具体的な寸法を一例として示す。表面電極タブ１０４は、幅２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍであり、裏面電極タブ１０５は、幅３ｍｍ、厚さ０．１３ｍｍである。これらの電極タブ１０４，１０５における半田コーティングの厚さは、０．０３ｍｍである。タブ間接続部１０７の長さは７ｍｍであり、隙間１０８は、１ｍｍ、太陽電池セル１の端面から裏面電極タブ１０５の端面までの距離δは、３ｍｍである。

又、図９、図１０Ａ、及び図１０Ｂを参照した上述の解析にて明らかになったように、隙間１０８（ここでは「Ｘ」と記す）は、特に、下記の式（１）の範囲にあることが望ましい。
表面電極タブ１０４の板厚をＴ１、裏面電極タブ１０５の板厚をＴ２としたとき、
２Ｔ１＜Ｘ＜５（Ｔ１＋Ｔ２） （１）

隙間１０８（Ｘ）の値を、式（１）の範囲に設定することで、太陽電池セル１の非受光面３に表面電極タブ１０４により発生する太陽電池セル１の熱応力を小さくすることができ、セル割れを防止することができる。

又、図１Ｄに示すように、タブ間接続部１０７の一端部１０７ａに対向するタブ間接続部１０７の他端部１０７ｂを非受光面３の外部に配置することもできる。即ち、裏面電極タブ１０５を非受光面３より突出させてもよい。このように構成した場合においても、隙間１０８は、上記式（１）の範囲にあるのが好ましい。

尚、図１Ｂに示すように、上記他端部１０７ｂを非受光面３の領域内に収めるように、上記距離δを取って裏面電極タブ１０５を配置することで、隣接する太陽電池セル１間に接続部が存在しないので、外観を向上させることができる。

又、本実施形態のように、集電電極１０９がアルミニウムペーストで作製され、表面電極タブ１０４と裏面電極タブ１０５とのタブ間接続部１０７が半田にて接合される場合、タブ間接続部１０７を集電電極１０９の領域上に収めることで、集電電極１０９には半田が接合しない。そのため、タブ間接続部１０７には、半田付け作業時に接着防止用マスクなどの設置が不要になるというメリットがある。

又、実施の形態１では、上記距離δは、以下の式（２）を基準として求めた。即ち、表面電極タブ１０４と裏面電極タブ１０５とのタブ間接続部１０７を作製する際に、半田がはみ出し、太陽電池セル１の端部に付着し、受光面２と非受光面３との短絡を引起す可能性がある。よって、仮にタブ間接続部１０７の半田が全てはみ出したとしても、表面電極タブ１０４と太陽電池セル１との間の表面張力が太陽電池セル１の端部への表面張力よりも大きくなるように計算を行った。

上記計算の概念を図２Ａ及び図２Ｂに示す。図２Ａにおいて、符号１９は、表面電極タブ１０４と裏面電極タブ１０５との接続による半田のはみ出し形状を示し、符号２０は、裏面電極タブ１０５と太陽電池セル１との接続による半田のはみ出し形状を示す。図２Ｂにおいて、符号２１は、はみ出した半田部分を示す。

表面電極タブ１０４の半田コーティング厚さをＴｓ（不図示）、タブ間接続部１０７の長さをＬ、表面電極タブ１０４の幅をＢ１、裏面電極タブ１０５の幅をＢ２、及び裏面電極タブ１０５の板厚をＴ２としたとき、表面電極タブ１０４と裏面電極タブ１０５との接続による、太陽電池セル１の端部１ａへの半田のはみ出し量は、
Ｔｓ×（Ｌ×Ｂ１）×Ｂ１×２／２（Ｂ１＋Ｌ） となる。

太陽電池セル１の受光面２に対する裏面電極タブ１０５からの太陽電池セル１の端部１ａへの半田はみ出し量は、
Ｔｓ×（Ｌ×Ｂ２）×Ｂ２／２（Ｂ２＋Ｌ） となる。

はみ出した半田量の合計をＢ１×Ｔ２で割ったものが、断面形状を長方形としたときの半田のはみ出し長さとなるが、断面形状が長方形状に保たれるには、表面張力の関係からはみ出した半田２１の端が太陽電池セル１の端部１ａから裏面電極タブ１０５の厚さＴ２よりも大きくなければならない。よって、端部１ａからの距離δは、下記の式（２）で示される。

実施の形態１では、太陽電池セル１の端部１ａからの距離δは、０．９ｍｍ以上あれば良い。より好ましくは、製造ばらつきを考慮して距離δは２ｍｍ以上とするのが良い。一方で、距離δが太陽電池セル１の配列方向の長さの１／２以上となると、太陽電池セル１の非受光面３から受光面２への電気抵抗が増大するため、距離δは太陽電池セル１の配列方向の長さの１／２未満であるのが好ましい。

又、実施の形態１の効果は、裏面電極タブ１０５と太陽電池セル１とのタブ−セル間接続部１０６の配置形状に左右されるものではない。即ち、本実施形態では、図１Ｃに示すように、タブ−セル間接続部１０６を介して裏面電極タブ１０５が接続されるタブ用電極１１０は、直線状に連続しているが、例えば図１Ｅに示すように、不連続で飛び飛びに配置してもよい。

以上のとおり、本発明の実施の形態１における太陽電池パネルによれば、上記タブ間接続部と、上記タブ−セル間接続部とを隙間を介して配置し、かつタブ間接続部の一端部を、太陽電池セルの非受光面領域内に存在させる。該構成によれば、タブ間接続部と、タブ−セル間接続部とは、太陽電池セルの配列方向にずれて位置することから、表面電極タブと裏面電極タブとを接続するときに太陽電池セルにたとえ負荷が作用した場合でも、太陽電池セルが損傷することを低減可能である。さらに、タブ間接続部の一端部は、太陽電池セルの非受光面領域内に存在することから、太陽電池セルどうしの間隔を狭くすることができる。よって、太陽電池パネルの単位面積当たりの発電量を低下させることもなく、太陽電池セルの割れを低減できる太陽電池パネルを得ることができる。又、太陽電池パネルの小型化にも寄与することができる。

実施の形態１の太陽電池パネルにおける効果を確認するため、以下に示す強度試験を行った。従来構造の太陽電池パネルと、実施の形態１の太陽電池パネルとについて、それぞれ強度試験サンプルを作製し、それぞれの破壊強度を比較した。

強度試験サンプル用の、実施の形態１における太陽電池パネルの各部の寸法は、下記の通りである。表面電極タブ１０４は、幅２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍであり、裏面電極タブ１０５は、幅３ｍｍ、厚さ０．１３ｍｍである。これらの電極タブ１０４、１０５における半田コーティングの厚さは、０．０３ｍｍである。タブ間接続部１０７の長さは７ｍｍであり、隙間１０８は、１ｍｍ、太陽電池セル１の端面から裏面電極タブ１０５の端面までの距離δは、１ｍｍである。尚、前述の通り、距離δは、より好ましくは製造ばらつきを考慮して２ｍｍ以上とするのが良いが、本試験では電気特性は評価しないため、１ｍｍとした。

従来構造における太陽電池パネルでは、裏面電極タブ５及び表面電極タブ４の寸法は、実施の形態１における表面電極タブ１０４及び裏面電極タブ１０５と同一であり、タブ間接続部７の長さが５ｍｍとなっている。

従来技術及び実施の形態１における各強度試験サンプルは、図３Ａに示すように、各太陽電池セル１を直列接続したものを作製し、点線で示した切断部３０にて、各セル間でタブを切断し、セル一枚にタブが接合された物を作製した。作製したそれぞれの強度試験サンプルについて、図３Ｂに示すように、押さえ治具３１による４点曲げ試験を行い、破壊強度を測定した。
強度試験サンプルを作製した太陽電池セルは、同等のものであるため、破壊強度の差は、太陽電池セルに発生したはんだ付けによる残量応力の差によるものと推測される。

破壊強度試験の結果を図３Ｃに示す。実施の形態１におけるサンプル数は１５、従来構造のサンプル数は７であり、平均値を示した。数値は、従来構造の平均値によって正規化している。図３Ｃから明らかなように、実施の形態１のサンプルにおける破壊強度は、従来構造のサンプルにおける破壊強度よりも向上している。よって、表面電極タブ１０４と裏面電極タブ１０５とのタブ間接続部１０７を、裏面電極タブ１０５と太陽電池セル１とのタブ−セル間接続部１０６に対して所定の間隔を空けることで、太陽電池セル１に発生する熱応力が低減されることが確認できた。

したがって、実施の形態１の構成によれば、各セル間を広げることなく、太陽電池セル１の割れ発生を低減した太陽電池パネルが得られ、太陽電池パネルの実使用時における信頼性を向上させることができることが判った。よって、小型化及び長寿命化された太陽電池パネルを提供することが可能である。

実施の形態２．
図４Ａ及び図４Ｂには、実施の形態２における、非受光面３と裏面電極タブ１０５との接合部を示す。裏面電極タブ１０５の形状は、実施の形態１の場合と同じであるが、非受光面３におけるアルミニウムペーストによる集電電極１０９と、銀ペーストによるはんだ付け用のタブ用電極１１０のパターン形状が実施の形態１の場合と異なる。

集電電極１０９及びタブ用電極１１０では、電気を取出すために重なる部分である、アルミニウムと銀との合金部１１１が形成される。しかしながら、合金部１１１は、脆弱であり、セル割れの起点となることが知られている（例えば、特開２００３−２７３３７８号公報）。従来では、非受光面３と裏面電極タブ５との接合部では、接合部全周に均一な応力が発生していたが、本発明の実施形態では、タブ間接続部１０７とタブ−セル間接続部１０６との間に一番大きい応力が発生する。

そこで本実施の形態２では、大きな熱応力が発生する、タブ間接続部１０７とタブ−セル間接続部１０６との上述の隙間１０８に対応して、太陽電池セル１の非受光面３に、アルミニウムペースト及び銀ペーストによる電極１０９，１１０のどちらも形成されていない電極非形成領域１２２を設けた。該構成によれば、大きな熱応力が発生する上述の隙間１０８に対応した非受光面３上には、脆弱な合金部１１１が形成されない。その結果、高い応力が発生する部分における太陽電池セル１の強度が向上する。よって、太陽電池パネルの歩留りが向上し、さらには実使用時の信頼性を向上させることができる。又、太陽電池パネルの長寿命化を図ることもできる。

尚、本実施の形態２では、上記電極非形成領域１２２は、太陽電池セル１のシリコンがそのまま非受光面３に露出した状態であるが、アルミニウム及び銀以外の物質、例えばＳｉＯ_２等であれば、非受光面３上に形成されていても構わない。
又、図４Ａに示す構成では、タブ間接続部１０７の上記一端部１０７ａは、電極非形成領域１２２の上方に位置するが、図４Ｂに示すように、一端部１０７ａが電極非形成領域１２２の上方から外れた場所に位置してもよい。

実施の形態３．
図５Ａから図５Ｄは、本発明の実施の形態３による太陽電池パネル１５３の太陽電池セル１の直列接続の状態を図示している。尚、図５Ｂ及び図５Ｃでは、非受光面３に形成されている、上述の集電電極１０９及びタブ用電極１１０の図示を省略している。

実施の形態３では、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、太陽電池セル１の非受光面３にて、表面電極タブ１０４は、配列方向１６２に沿って非受光面３のほぼ全長に渡り延在する。この点で、上述の実施の形態１及び実施の形態２とは異なる。又、本実施形態では、図５Ｄに示すように、タブ用電極１１０は、配列方向１６２に沿って所定間隔毎に不連続にて形成される。よって、図５Ｃに示すように、タブ用電極１１０つまり太陽電池セル１と裏面電極タブ１０５とのタブ−セル間接続部１０６も、配列方向１６２に沿って所定間隔毎に不連続にて形成される。さらに、裏面電極タブ１０５と表面電極タブ１０４とのタブ間接続部１０７も配列方向１６２に沿って所定間隔毎に設けられている。勿論、本実施形態においても、タブ間接続部１０７は、タブ−セル間接続部１０６に対して、上述のように、隙間１０８を介して配列される。よって、タブ−セル間接続部１０６、隙間１０８、及びタブ間接続部１０７が配列方向１６２に沿って交互に配列されている。又、配列方向１６２において、裏面電極タブ１０５は、非受光面３の領域から外部に突出していない。

このように太陽電池セル１を直列接続した太陽電池パネル１５３では、非受光面３側に設置された電極タブ１０４，１０５間の導電抵抗が、表面電極タブ１０４と裏面電極タブ１０５とを並列に繋いだ場合の導電抵抗とほぼ等しくなるため、上記導電抵抗は、大幅に低下する。よって、導電抵抗損失が低下するため、太陽電池パネル１５３の発電効率が向上することになる。

従来の太陽電池パネル構造において、電極タブの導電抵抗損失を本実施形態と同等にするためには、電極タブ４，５の厚さを大きくする方法が考えられるが、該方法を採ると、太陽電池セル１と裏面電極タブ５との接続部の熱応力が増大し、セル割れが発生する可能性が高い。
一方、本実施の形態３では、熱応力の発生が太陽電池セル１に接合する裏面電極タブ１０５単体によるものと同等に抑えられる。よって、太陽電池セル１の割れの発生を増大させることなく、太陽電池パネル１５３の発電効率を向上させることができる。尚、隙間１０８の値は、実施の形態１にて説明した、式（１）の範囲にあることが望ましい。しかしながら、複数存在する隙間１０８において、全ての隙間１０８が同じ値である必要は無い。

実施の形態４．
図６Ａ及び図６Ｂには、本発明の実施の形態４における太陽電池パネル１５４−１、１５４−２が示されている。本実施の形態４の構成は、上述した実施の形態２及び実施の形態３を組み合わせた構成を有する。即ち、太陽電池セル１の非受光面３にて、表面電極タブ１０４は、配列方向１６２に沿って非受光面３のほぼ全長に渡り延在し、タブ−セル間接続部１０６、隙間１０８、及びタブ間接続部１０７が配列方向１６２に沿って交互に配列され、かつ、非受光面３に上述した電極非形成領域１２２を形成した。尚、上述のように、タブ−セル間接続部１０６、隙間１０８、及びタブ間接続部１０７が交互に配列されることから、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、電極非形成領域１２２も隙間１０８に対応した位置にそれぞれ配置される。尚、電極非形成領域１２２に関する説明は、上述の実施の形態２にて述べた内容に同じであり、ここでの説明は省略する。

図６Ａは、タブ間接続部１０７におけるタブ−セル間接続部１０６側の一端部１０７ａが電極非形成領域１２２の上方に位置する構成を有する太陽電池パネル１５４−１を示している。又、図６Ｂは、一端部１０７ａが電極非形成領域１２２の上方から外れて位置する構成を有する太陽電池パネル１５４−２を示している。

このような構成を有する本実施形態４の太陽電池パネル１５４−１、１５４−２は、上述した実施の形態２及び実施の形態３における太陽電池パネルが奏する効果を併せ持つことができる。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

又、２００７年８月９日に出願された、日本国特許出願Ｎｏ．特願２００７−２０７３８０号の明細書、図面、特許請求の範囲、及び要約書の開示内容の全ては、参考として本明細書中に編入されるものである。

本発明は、複数の太陽電池セルが電極タブにて接続された構造を有する太陽電池パネルに適用可能である。

Claims (6)

1. 太陽電池セルと、上記太陽電池セルの受光面に接続される表面電極タブと、上記太陽電池セルの非受光面に接続される裏面電極タブとを備え、上記表面電極タブを上記裏面電極タブに接続して複数の上記太陽電池セルを直列接続した太陽電池パネルであって、
   上記表面電極タブと上記裏面電極タブとのタブ間接続部は、上記裏面電極タブと上記太陽電池セルとのタブ−セル間接続部に対して、上記太陽電池セルの厚み方向において重ならず上記太陽電池セルの配列方向において隙間を介して配置され、
   上記タブ−セル間接続部側に位置する上記タブ間接続部の一端部は、上記非受光面領域内に存在することを特徴とする太陽電池パネル。
2. 上記配列方向において上記タブ間接続部の上記一端部に対向する他端部も、上記非受光面領域内に存在する、請求項１記載の太陽電池パネル。
3. 上記非受光面にアルミペーストにて形成される集電電極をさらに備え、上記表面電極タブと上記裏面電極タブとは半田付けされ、上記タブ間接続部は、上記集電電極の領域内に配置される、請求項２記載の太陽電池パネル。
4. 上記非受光面に銀ペーストにて形成され上記裏面電極タブが上記タブ−セル間接続部を介して接続されるタブ用電極と、上記隙間に対応して上記非受光面に形成され上記集電電極及び上記タブ用電極が存在しない電極非形成領域とをさらに備えた、請求項３記載の太陽電池パネル。
5. Ｔ１を表面電極タブの厚さ、Ｔ２を裏面電極タブの厚さとすると、上記隙間Ｘは、下記の式にて示される範囲である、請求項１記載の太陽電池パネル。
   ２・Ｔ１＜Ｘ＜５・（Ｔ１＋Ｔ２）
6. 一つの太陽電池セルは、非受光面にそれぞれ複数の上記タブ間接続部及び上記タブ−セル間接続部を備え、上記タブ間接続部と上記タブ−セル間接続部とは、上記太陽電池セルの配列方向に沿って交互に配列される、請求項１記載の太陽電池パネル。

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