JP5173872B2 - 太陽電池モジュールおよび太陽電池素子構造体 - Google Patents

Description

本発明は太陽電池モジュールに関し、特に半導体基板に電極を有する太陽電池素子を、複数枚インナーリードで接続した太陽電池モジュールに関する。

太陽電池素子の一般的な構造を図３及び図４に示す。図３（ａ）は、太陽電池素子Ｘの断面の構造を示す図である。また、図４は、電極形状の一例を示す図であり、（ａ）は受光面側（表面）、（ｂ）は非受光面側（裏面）である。

このような太陽電池素子Ｘは次のようにして作製される。

まず、厚み０．３〜０．４ｍｍ程度、大きさ１００〜１５０ｍｍ角程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなるｐ型半導体のシリコン基板１を準備する。そして、シリコン基板１にｎ型拡散層１ａを形成し、半導体接合部３とする。このようなｎ型拡散層１ａは、シリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）中で加熱することによって、シリコン基板１の表面部全体にｎ型不純物であるリン原子を拡散させて、厚み０．２〜０．５μｍ程度のｎ型拡散層１ａとして形成することができる。その後、側面部と底面部の拡散層の部分を除去する。

太陽電池素子Ｘの受光面側には、例えば、窒化シリコン膜からなる反射防止膜２が形成される。このような反射防止膜２は、例えばプラズマＣＶＤ法等で形成され、パッシベーション膜としての機能をも有する。

そして、シリコン基板１の表面に銀ペーストを、裏面にはアルミニウムペースト及び銀ペーストを塗布して焼成することにより、表面電極５及び裏面電極４を同時に形成する。

図４（ａ）に示されるように裏面電極４は裏面から出力を取り出すための裏面バスバー電極４ａと裏面集電用電極４ｂからなる。また、図４（ｂ）に示されるように表面電極５は表面から出力を取り出すための表面バスバー電極５ａと、これに直交するように設けられた集電用の表面フィンガー電極５ｂとから構成される。

裏面集電用電極４ｂは、アルミニウムペーストをスクリーン印刷法で印刷して焼き付けることによって形成され、このときにシリコン基板１中にアルミニウムが拡散して、裏面で発生したキャリアが再結合することを防ぐ裏面電界層が形成される。また、裏面バスバー電極４ａ、表面バスバー電極５ａ、表面フィンガー電極５ｂは銀ペーストをスクリーン印刷法で印刷して焼成する方法によって形成される。なお、表面電極５は、反射防止膜２の電極に相当する部分をエッチング除去して形成される場合と、もしくは反射防止膜２の上から、ファイアースルーという手法によって直接形成される場合とがある。

また、これら太陽電池素子Ｘの電極部には出力を外部に取り出すための配線をしやすくしたり、電極の耐久性を維持するために半田が被覆される場合もあり、この半田の被覆には、ディップ法、噴流式等が採用されている。

太陽電池素子一枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。太陽電池モジュールの一例として、図３（ｂ）に、図３（ａ）の太陽電池素子Ｘを組み合わせて構成した太陽電池モジュールＹを示す。

図３（ｂ）に示すように、複数の太陽電池素子Ｘは、インナーリード８によって電気的に接続され、透光性パネル９と裏面保護材１１の間にエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）等を主成分とする充填材１０で気密に封入されて、太陽電池モジュールＹを構成している。太陽電池モジュールＹの出力は、出力配線１２を経て端子ボックス１３に接続されている。図３（ｃ）に、図３（ｂ）の太陽電池モジュールＹの内部構造の部分拡大図を示す。

図３（ｃ）に示すように、太陽電池素子Ｘ１の表面バスバー電極５ａと、隣接する太陽電池素子Ｘ２の裏面バスバー電極４ａとをインナーリード８によって接続して、複数の太陽電池素子Ｘ同士が電気的に接続されている。一般的にインナーリードは厚さ０．１〜０．３ｍｍ程度の銅箔等の全面を半田被覆したものを用いており、このインナーリード８と太陽電池素子Ｘのバスバー電極（４ａ、５ａ）を半田を介在させて加熱し、部分的もしくは全長にわたり、あるいは複数箇所で圧着させることにより太陽電池素子Ｘとインナーリード８とを半田によって接続する。

特開２００３−６９０５５号公報

上述のように、半田を用いてインナーリード８と太陽電池素子Ｘのバスバー電極（４ａ、５ａ）とを接続するときには、あらかじめバスバー電極（４ａ、５ａ）の表面に半田の被覆を設けておき、インナーリード８の半田の被覆と合わせて互いに加熱溶着する場合、インナーリード８のみに半田の被覆を設けておき、フラックスを用いる等して電極部に直接、インナーリード８の半田を加熱溶着させる場合等があるが、これらの従来の太陽電池素子Ｘ、又は太陽電池モジュールＹにおいて、バスバー電極（４ａ、５ａ）の長手方向、即ちインナーリード８との接続方向に沿って割れが発生するという問題があった。

この問題に鑑み、発明者らが鋭意検討を行ったところ、次のような事実が判明した。

図７（ａ）に、図３（ｃ）のＡ−Ａ線における断面図を示し、図７（ｂ）には、図７（ａ）のＢ部における電極の断面にかかるストレスをシミュレーションした図を示す。なお、断面図は構成をわかりやすくするため、要部の寸法を誇張して描いてあり、実際の寸法比率とは異なる。

図７（ａ）に示すように、出力取り出し端子部分であるバスバー電極（４ａ、５ａ）におけるインナーリード８との接続部分において、バスバー電極（４ａ、５ａ）は、その端部まで半田６によって覆われている。このとき、図７（ｂ）に表示されているように、表面バスバー電極５ａの端部とシリコン基板１表面との境界線付近に最も大きな引張応力が生じ、ストレスが集中しやすい状態となっていることがわかる。

このストレスが原因となって、バスバー電極（４ａ、５ａ）下部のシリコン基板１にマイクロクラック等の欠陥が発生し、後工程において、このマイクロクラックを起点に大きなひびや割れに発展するという問題や、出力が充分に取り出せない・出力が低下するといった問題を引き起こすことが判明した。また、特に、太陽電池モジュールは通常、野外に設置されるため日々の温度サイクルによる収縮、膨張が繰り返される。このときのストレスが加重されて、バスバー電極（４ａ、５ａ）端部とシリコン基板１の表面との境界線付近にもかかるため、太陽電池素子Ｘに割れが発生し長期信頼性が低下するという問題が発生する。

さらに、バスバー電極（４ａ、５ａ）の長手方向以外であっても半田６によって電極（銀を主成分とする電極）が完全に被覆されていると、その周縁部に沿って割れが生ずる場合がある。これに関しても発明者らが検討した結果、次のような結論を得た。まず、太陽電池素子を構成する基板のシリコンの０℃での熱伝導率は１６８Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１、電極を構成する銀は４２８Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１、アルミニウムは２３６Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１である。またインナーリードを構成する銅は４０３Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１である。これに対し、半田の熱伝導率は５０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１前後しかなく、その結果、ホットエア等でスポット的に半田を加熱しても、必要部分の半田が溶融するまでに基板表面の銀は全面で昇温してしまうことになる。よってその後、冷却されたときの熱膨張率の違いにより、特に電極の周縁部において、応力の集中が発生しやすい状況にあったものと考えられる。

また、太陽電池モジュールを作る際に、電極に対して半田を被覆したインナーリード８を溶着するが、このときにインナーリード８がずれて、表面バスバー電極５ａに接続された表面フィンガー電極５ｂまで半田が溶着してしまうと半田とインナーリード８を構成する銅との熱膨張の違いや収縮等を原因とするストレスによってマイクロクラック等がさらにひどく発生するという問題もあった。

なお、近年コスト削減の観点から、シリコン基板１の厚みを薄くして半導体材料の使用量を削減するという試みもなされている。シリコン基板１の厚みが薄くなれば、その分衝撃やストレスに対して弱くなり、このような半田によるストレスがかかると割れやクラックの発生頻度が高くなるという問題もある。

なお、特許文献１には、この問題を回避するため、太陽電池素子の裏面、表面及び側面に補強材をつけることで太陽電池素子及びモジュールの製造工程における素子の割れを削減できるという方法が開示されている。しかし、この方法によれば、半導体基板の薄型化に伴う半導体基板のエッジ部における割れを抑制することはできるものの、バスバー電極端部と半導体基板表面との境界線付近にかかるストレスは低減する効果が低いため、マイクロクラック等の欠陥の発生を抑制する効果に乏しい。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、太陽電池素子のバスバー電極の長手方向に沿ったエッジ部と半導体基板の境界付近にかかるストレスを低減し、このストレスに起因するマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制して、長期信頼性に優れた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

また本発明の別の目的は、太陽電池素子において銀を主成分とする銀電極の周縁部と半導体基板の境界付近にかかるストレスを低減し、このストレスに起因するマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制して、長期信頼性に優れた太陽電池モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池素子の受光面側及び／又は非受光面側に、出力を外部へ取り出すためのバスバー電極を設け、これらの太陽電池素子の前記バスバー電極同士をインナーリードで接続し、充填材内に封入して成る太陽電池モジュールであって、前記インナーリードと前記バスバー電極とは半田によって接続されるとともに、前記バスバー電極は、前記インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部が前記充填材と直接接触するように構成されて成る。このようにしたので、バスバー電極の長手方向の端部である、インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部が剛性の高い半田によって被覆される代わりに、充填材によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。そのため、太陽電池素子の基板表面とバスバー電極の境界線のうち、その距離が最も短く、応力の集中がおきやすいインナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部付近にかかる引張応力を低減することができるから、バスバー電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。

さらに、本発明の太陽電池モジュールは、受光面側及び／又は非受光面側に、銀を主成分とする銀電極を有する複数枚の太陽電池素子と、前記銀電極の少なくとも一部に半田で接続され、前記複数枚の太陽電池素子同士を電気的に接続するインナーリードと、前記複数枚の太陽電池素子と前記インナーリードとをその内部に封入する充填材と、を具備して成る太陽電池モジュールであって、前記銀電極の周縁部は、前記充填材と直接接触するように構成されて成る。このようにすることにより、熱伝導率が高く、インナーリードとの溶着の際の加熱により影響を受けやすい銀を主成分とする銀電極の周縁部が剛性の高い半田によって被覆される代わりに、充填材によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。そのため、太陽電池素子の基板表面と銀電極の周縁部付近にかかる引張応力を低減することができるから、銀電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。また、銀電極が基板表面から剥離することを抑制することができる。

さらに本発明の太陽電池モジュールは受光面側及び／又は非受光面側に、銀を主成分とする銀電極を有する複数枚の太陽電池素子と、前記銀電極の少なくとも一部に半田で接続され、前記複数枚の太陽電池素子と前記インナーリードとをその内部に封入する充填材と、を具備して成る太陽電池モジュールであって、前記銀電極は出力を外部に取り出すバスバー電極と、これに接続される集電用のフィンガー電極とを含んで構成され、前記バスバー電極の周縁部は、前記充填材と直接接触するように構成されて成る。

このように、熱伝導率が高い銀で構成されるうえに、インナーリードとの接続時に加熱されるバスバー電極の周縁部に剛性の高い半田が存在しないことから、太陽電池素子の基板表面と銀電極の周縁部付近にかかる引張応力を低減することができるから、銀電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。また、銀電極が基板表面から剥離することを抑制することができる。

さらに本発明にかかる太陽電池モジュールでは、前記バスバー電極の周縁部が被覆体によって覆われるとともに、この被覆体は充填材と接触するように構成されてなるようにしたので、熱伝導率が高い銀で構成されるうえに、インナーリードとの接続時に加熱されるバスバー電極の周縁部が剛性の高い半田で覆われるかわりに、被覆体で覆われることから、バスバー電極周辺の応力を低減し、バスバー電極付近の基板に発生するクラックの反省を抑制することができる。

さらに、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記インナーリードと接続された前記バスバー電極は、そのインナーリードの接続方向に対する中央部の少なくとも一部が半田で被覆されて成るようにすることが望ましい。このようにすれば、特に電極の中央部、具体的には熱溶着すべきポイントに半田が存在してインナーリードと接続されることとなり、接続の信頼性がより高まる。

そして、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記インナーリードの幅は、前記バスバー電極の前記インナーリードとの接続方向に対する幅よりも細くして成るようにすることが望ましい。このようにすれば、インナーリードをバスバー電極に熱溶着した際に、バスバー電極の、インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部にインナーリードの半田が流れ込みにくい。したがって、バスバー電極のエッジ部と基板表面との境界線付近におけるストレスの集中を抑制でき、バスバー電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができる。

また、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記バスバー電極に対して少なくとも一端部が接続された複数のフィンガー電極をさらに備え、これらのフィンガー電極と前記インナーリードとが半田によって接続されないようにして成るようにすれば、インナーリードとフィンガー電極とが半田によって接続されていない状態となり、フィンガー電極部と基板表面との間におけるストレスの集中を抑制でき、マイクロクラック等の欠陥の発生をさらに抑制することができる。

さらに、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記フィンガー電極は、少なくとも前記一端部を被覆する被覆体を備えて成るようにしたので、インナーリードをバスバー電極に熱溶着した際に、インナーリードの接続位置がずれても、被覆体によってフィンガー電極の一端部がカバーされ、フィンガー電極とインナーリードとが半田によって接続されることを防止できる。したがって、フィンガー電極部と基板表面との間におけるストレスの集中を抑制でき、マイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができる。

そして、上述の太陽電池モジュールにおいて、前記被覆体は半田レジストとしたので、ストレスが緩和されやすく、さらに極めて容易に被覆体を形成することができる。

以上説明したように、本発明の太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池素子の受光面側及び／又は非受光面側に、出力を外部へ取り出すためのバスバー電極を設け、これらの太陽電池素子の前記バスバー電極同士をインナーリードで接続し、充填材内に封入して成る太陽電池モジュールであって、前記インナーリードと前記バスバー電極とは半田によって接続されるとともに、前記バスバー電極は、前記インナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部が前記充填材と直接接触するか、若しくはこのエッジ部が被覆体によって覆われ、この被覆体は、前記充填材と接触するように構成されて成る。

このようにすることにより、銀を主成分とする電極のうち、インナーリードが接続され、溶着による影響を最も大きく受けるバスバー電極のインナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部と半導体基板表面との境界線付近にかかる引張応力を低減することができ、ストレスの集中を抑制できるため、バスバー電極下部の半導体基板にマイクロクラック等の損傷の発生を抑制することができる。よって、後工程におけるひびや割れも低減し、バスバー電極エッジ部と半導体基板表面との境界線付近の引張応力が緩和されているため、日々の温度サイクルストレスによる電極付近における割れを抑制することができる。

本発明の太陽電池モジュールは、受光面側及び／又は非受光面側に、銀を主成分とする銀電極を有する複数枚の太陽電池素子と、前記銀電極の少なくとも一部に半田で接続され、前記複数枚の太陽電池素子同士を電気的に接続するインナーリードと、前記複数枚の太陽電池素子と前記インナーリードとをその内部に封入する充填材と、を具備して成る太陽電池モジュールであって、前記銀電極の周縁部は、前記充填材と直接接触するように構成されて成る。あるいは、前記銀電極の周縁部は、被覆体によって覆われるとともに、この被覆体は、前記充填材と接触するように構成されて成る。

このようにすることにより、熱伝導率が高く、インナーリードとの溶着の際の加熱により影響を受けやすい銀を主成分とする銀電極の周縁部が剛性の高い半田によって被覆される代わりに、充填材によって、直接若しくは半田レジスト等の被覆体を介して覆われるので、ストレスが緩和されやすい。そのため、銀電極の周縁部と半導体基板表面との境界付近にかかる引張応力を低減することができ、ストレスの集中を抑制できるため、銀を主成分とする電極下部の半導体基板にマイクロクラック等の損傷の発生を抑制することができる。よって、後工程におけるひびや割れも低減し、銀電極の周縁部と半導体基板表面との境界線付近の引張応力が緩和されているため、日々の温度サイクルストレスによる電極付近における割れを抑制することができる。さらに、被覆体を用いたときは、インナーリードを熱溶着するときに、半田と濡れ性の良い銀電極の周縁部がこの被覆体によって覆われているので、半田が銀電極の周縁部に流れ込んで、この周縁部を覆う恐れが少ないという利点をも有する。

さらに本発明の太陽電池モジュールは、受光面側及び／又は非受光面側に、銀を主成分とする銀電極を有する複数枚の太陽電池素子と、前記銀電極の少なくとも一部に半田で接続され、前記複数枚の太陽電池素子と前記インナーリードとをその内部に封入する充填材と、を具備して成る太陽電池モジュールであって、前記銀電極は出力を外部に取り出すバスバー電極と、これに接続される集電用のフィンガー電極とを含んで構成され、前記バスバー電極の周縁部は前記充填材と直接接触するように構成されてなる。

このように、熱伝導率が高い銀で構成されるうえに、インナーリードとの接続時に加熱されるバスバー電極の周縁部に剛性の高い半田が存在しないことから、太陽電池素子の基板表面と銀電極の周縁部付近にかかる引張応力を低減することができるから、銀電極下部の基板にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。また、銀電極が基板表面から剥離することを抑制することができる。

さらにバスバー電極の周縁部が被覆体によって覆われるとともに、この被覆体は充填材と接触するように構成されれば、熱伝導率が高い銀で構成されるうえに、インナーリードとの接続時に加熱されるバスバー電極の周縁部が剛性の高い半田で覆われるかわりに、被覆体で覆われることから、バスバー電極周辺の応力を低減し、バスバー電極付近の基板に発生するクラックの反省を抑制することができる。またインナーリードを溶着する際に、インナーリードと接続するバスバー電極の周縁が被覆体で覆われていることから、半田が銀電極の周縁部に流れ込んで、この周縁部を覆う恐れが少ないという利点をも有する。

本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子の一実施形態における図３（ｃ）のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子の別の実施形態における図３（ｃ）のＡ−Ａ線における断面図である。 （ａ）は太陽電池素子Ｘの断面の構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の太陽電池素子Ｘを組み合わせて構成した太陽電池モジュールＹであり、（ｃ）は、（ｂ）の太陽電池モジュールＹの内部構造の部分拡大図である。 太陽電池素子Ｘの電極形状の一例を示す図であり、（ａ）は非受光面側（裏面）、（ｂ）は受光面側（表面）である。 （ａ）、（ｂ）は、太陽電池素子の表面側にインナーリードを接続した場合の図４（ｂ）のＤ−Ｄ方向から見た部分断面図であり、表面フィンガー電極を長手方向に縦断した表面側の断面構造を示す。 （ａ）、（ｂ）は、図４（ｂ）のＣ部の部分拡大図である。 （ａ）は、一般的な太陽電池素子Ｘにおける図３（ｃ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ部における電極の断面にかかるストレスをシミュレーションした変形モード図と応力ベクトル図である。 本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子の電極形状の別の例を示す図であり、（ａ）は非受光面側（裏面）、（ｂ）は受光面側（表面）である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明に係る太陽電池モジュールに使用する太陽電池素子の部分断面図である。 本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子における非受光面側（裏面）の電極形状の他の例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子の電極形状の例を示す図である。

以下、本発明の太陽電池モジュールを添付図面に基づき詳細に説明する。図３（ａ）は、本発明の太陽電池モジュールにかかる太陽電池素子Ｘの断面の構造を示す図である。また、図４は、電極形状の一例を示す図であり、（ａ）は非受光面側（裏面）、（ｂ）は受光面側（表面）である。

図３（ａ）において、１は半導体基板であるｐ型のシリコン基板、１ａはｎ型拡散層、２は反射防止膜、３は半導体接合部、４ａは裏面バスバー電極、４ｂは裏面集電用電極、５ａは表面バスバー電極を示す。

ここで、太陽電池素子Ｘの製造工程を説明する。まず、単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなるｐ型半導体のシリコン基板１を準備する。このシリコン基板１は、ボロン（Ｂ）等の一導電型半導体不純物を１×１０^１６〜１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度含有し、比抵抗１．０〜２．０Ω・ｃｍ程度の基板である。単結晶シリコン基板の場合は引き上げ法等によって形成され、多結晶シリコン基板の場合は鋳造法等によって形成される。多結晶シリコン基板は、大量生産が可能であり、製造コスト面で単結晶シリコン基板よりも有利である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴットを３００μｍ程度の厚みにスライスして、１０ｃｍ×１０ｃｍ又は１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断してシリコン基板１とする。

その後、基板の切断面を清浄化するために表面をフッ酸やフッ硝酸等でごく微量エッチングする。

次に、シリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）等の不純物元素を含むガス中で熱処理することによって、シリコン基板１の表面部分にリン原子を拡散させてシート抵抗が３０〜３００Ω／□程度のｎ型拡散層１ａを形成し、半導体接合部３を形成する。

そして、シリコン基板１の表面側のみにｎ型拡散層１ａを残して他の部分を除去した後、純水で洗浄する。このシリコン基板１の表面側以外のｎ型拡散層１ａの除去は、シリコン基板１の表面側にレジスト膜を塗布し、フッ酸と硝酸の混合液を用いてエッチング除去した後、レジスト膜を除去することにより行う。

さらに、シリコン基板１の表面側に反射防止膜２を形成する。この反射防止膜２は例えば窒化シリコン膜等から成り、例えばシラン（ＳｉＨ_４）とアンモニア（ＮＨ_３）との混合ガスをグロー放電分解でプラズマ化させて堆積させるプラズマＣＶＤ法等で形成される。この反射防止膜２は、シリコン基板１との屈折率差等を考慮して、屈折率が１．８〜２．３程度になるように形成され、厚み５００〜１０００Å程度の厚みに形成される。この窒化シリコン膜は、形成の際に、パッシベーション効果があり、反射防止の機能と併せて、太陽電池の電気特性を向上させる効果がある。

そして、シリコン基板１の表面に銀ペーストを、裏面にはアルミニウムペースト及び銀ペーストを塗布して焼成することにより、表面電極５及び裏面電極４を同時に形成する。

図４（ａ）に示されるように裏面電極４は裏面から出力を取り出すための裏面バスバー電極４ａと裏面集電用電極４ｂからなる。また、図４（ｂ）に示されるように表面電極５は表面から出力を取り出すための表面バスバー電極５ａと、これに直交するように設けられた集電用の表面フィンガー電極５ｂとから構成される。

裏面集電用電極４ｂはアルミニウム粉末と有機ビヒクルとガラスフリットをアルミニウム１００重量部に対してそれぞれ１０〜３０重量部、０．１〜５重量部を添加してペースト状にしたアルミニウムペーストを、例えばスクリーン印刷法で印刷し、乾燥後に同時に６００〜８００℃で１〜３０分程度焼成することにより焼き付けられる。このときにシリコン基板１中にアルミニウムが拡散して、裏面で発生したキャリアが再結合することを防ぐ裏面電界層が形成される。

また、裏面バスバー電極４ａ、表面バスバー電極５ａ、表面フィンガー電極５ｂは、銀粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを銀１００重量部に対してそれぞれ１０〜３０重量部、０．１〜５重量部を添加してペースト状にした銀ペーストを、例えばスクリーン印刷法で印刷、乾燥後に同時に６００〜８００℃で１〜３０分程度焼成することにより焼き付けられる。なお、表面電極５は、反射防止膜２の電極に相当する部分をエッチング除去して形成しても良いし、もしくは反射防止膜２の上から、ファイアースルーという手法によって直接形成しても良い。

出力取り出し用の裏面バスバー電極４ａを形成した後、裏面集電用電極４ｂを裏面バスバー電極４ａの一部を覆わないように形成する。なお、この裏面バスバー電極４ａと裏面集電用電極４ｂを形成する順番はこの逆でも良い。また、裏面電極４においては上記構造をとらず、表面電極５と同様の銀を主成分とするバスバー電極とフィンガー電極で構成された構造としても良い。

太陽電池素子一枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。太陽電池モジュールの一例として、図３（ｂ）に、図３（ａ）の太陽電池素子Ｘを組み合わせて構成した太陽電池モジュールＹを示す。

図３（ｂ）に示すように、複数の太陽電池素子Ｘは、インナーリード８によって電気的に接続され、透光性パネル９と裏面保護材１１の間にエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）等を主成分とする充填材１０で気密に封入されて、太陽電池モジュールＹを構成している。太陽電池モジュールＹの出力は、出力配線１２を経て端子ボックス１３に接続されている。図３（ｃ）に、図３（ｂ）の太陽電池モジュールＹの内部構造の部分拡大図を示す。

図３（ｃ）に示すように、太陽電池素子Ｘ１の表面バスバー電極５ａと、隣接する太陽電池素子Ｘ２の裏面バスバー電極４ａとをインナーリード８によって接続して、複数の太陽電池素子Ｘ同士が電気的に接続されている。インナーリード８を裏面バスバー電極４ａと表面バスバー電極５ａの全長もしくは複数箇所、あるいは部分的にホットエア等の熱溶着により接続して、太陽電池素子Ｘ同士を接続配線されている。インナーリード８としては、例えば、その表面全体に２０〜７０μｍ程度の半田を被覆した厚さ１００〜３００μｍ程度の銅箔を所定の長さに切断したものを用いる。

本発明においては、あらかじめ太陽電池素子Ｘのバスバー電極（４ａ、５ａ）の表面には半田を被覆しておかず、インナーリード８に被覆されている半田を溶融させることにより、太陽電池素子Ｘとインナーリード８を接続することが望ましい。

図１に、図３（ｃ）のＡ−Ａ線における断面図を示す。なお、断面図は構成をわかりやすくするため、要部の寸法を誇張して描いてあり、実際の寸法比率とは異なる。

この断面図に示すように、本発明においては、裏面バスバー電極４ａ及び／又は表面バスバー電極５ａの長手方向の端部、即ちインナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部が充填材１０と接する構造になっている。従来は、バスバー電極（４ａ、５ａ）のエッジ部が剛性の高い半田６によって被覆されていたが、その代わりに、充填材１０によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。したがって、バスバー電極（４ａ、５ａ）のエッジ部とシリコン基板１表面との境界線付近にかかる引張応力を低減することができ、ストレスの集中を抑制できるため、バスバー電極（４ａ、５ａ）下部のシリコン基板１にマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。

また屋外に設置した場合の日々の温度サイクルによるストレスが電極付近に集中することが少ないため、長期間使用してもバスバー電極（４ａ、５ａ）のインナーリードの接続方向に沿ったエッジ部近傍での割れが発生することを抑制することができる。

本発明において、充填材と直接接触するバスバー電極（４ａ、５ａ）のインナーリードの接続方向に沿ったエッジ部領域には、電極のエッジ部と、このエッジ部から所定長さ分内側の領域が含まれる。具体的にはこの所定長さ分内側の領域には、電極のエッジ部から５０μｍ内側の箇所が含まれるようにすることが望ましい。なお、印刷焼成法を用いて形成した電極等のように、電極のエッジ部が薄くなり基板と電極との境界を明確に判定することが難しい場合がある。このような場合は、最表面の主成分が電極を形成する材料の主成分となる箇所をエッジ部と見なして上述の範囲とすれば良い。また、このエッジ部の上限値については、バスバー電極のサイズ等によって異なり、一義的に定められるものではないが、バスバー電極とインナーリードとの接続強度が十分得られるように設定すれば良い。例えば、後述する実施例に示すバスバー電極（幅２ｍｍ程度）の場合、この幅の１／４（幅２ｍｍの場合、５００μｍ）を上限の目安とすれば良い。

なお、バスバー電極（４ａ、５ａ）は、インナーリードの接続方向の中央部の少なくとも一部が半田６で被覆されるようにすることが望ましい。例えば、あらかじめ半田でバスバー電極（４ａ、５ａ）の中央部を被覆しておいても良いし、インナーリード８で接続するときに、電極との中央部を溶着するようにしても良い。このようにすれば、特にバスバー電極（４ａ、５ａ）の中央部に必ず半田６が存在してインナーリード８と接続されることとなり、接続の信頼性が高まる。

なお、通常は太陽電池素子の電極部には出力を外部に取り出したり、電極の耐久性を維持したりするために、あらかじめディップ法、噴流式等によって半田を被覆する場合が多いが、本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子Ｘの電極部に半田を被覆しなくても構わない。

また、半田を被覆する場合でも、図１に示すように、太陽電池素子Ｘの裏面バスバー電極４ａ及び／又は表面バスバー電極５ａの各々のエッジ部が、半田６によって覆われないようにすることが必要である。その方法の一例としては、例えば、裏面バスバー電極４ａ及び／又は表面バスバー電極５ａの中央部にはフラックスを塗布し、端部にはフラックスを塗布しないことによって、バスバー電極（４ａ、５ａ）の中央部には半田６が被覆され、端部には半田６が被覆されない本発明の構造にすることができる。

次に、図２に本発明に係る他の実施形態を示す。図２も図１と同様に図３（ｃ）のＡ−Ａ線における断面図を示す。この実施形態では、裏面バスバー電極４ａ及び／又は表面バスバー電極５ａのインナーリードとの接続方向に沿ったエッジ部は被覆体７の一例である、半田レジストを間に介した状態で充填材１０と接触するような構成となっている。このように被覆体７を介して充填材１０と接触しており、上述のように、バスバー電極（４ａ、５ａ）のエッジ部が剛性の高い半田６によって被覆される代わりに、被覆体７と充填材１０によって覆われている。したがって、境界線付近におけるストレスの集中を緩和して抑制でき、バスバー電極（４ａ、５ａ）下部のシリコン基板１にマイクロクラック等の損傷の発生を抑制することができる。

このような被覆体７をあらかじめ設けておき、その後、半田被覆されたインナーリード８をバスバー電極（４ａ、５ａ）に熱溶着することによって、インナーリード８側から半田６が流れ込んでもバスバー電極（４ａ、５ａ）の端部を覆うことを抑制できる。

また、太陽電池素子Ｘの裏面バスバー電極４ａ及び／又は表面バスバー電極５ａの各々のエッジ部をあらかじめ被覆体７を塗布・硬化させた状態で、ディップ法、噴流式等によって半田を被覆すれば、バスバー電極（４ａ、５ａ）のエッジ部を半田６が覆わない構造とすることができる。

このような被覆体７としては、太陽電池モジュールの形成工程において熱がかかることから、耐熱性の樹脂によって構成することが望ましく、その中でも、半田レジストを用いれば、ストレスが緩和されやすく、さらに、印刷やフォトリソグラフィ等によって極めて容易に所定形状の被覆体７を形成することができ、半田に対する耐性を備えていることから望ましい。なお、半田レジストとしては、例えば、エポキシ系の有機硬化樹脂が用いられ、有機硬化樹脂には紫外線硬化型、熱硬化型のものがあり、いずれを用いても良い。

以上のようにして、本発明の太陽電池モジュールを実現することができる。

なお、インナーリード８の幅を、裏面バスバー電極４ａ及び／又は表面バスバー電極５ａの幅よりも細くしておけば、インナーリード８をバスバー電極（４ａ、５ａ）に熱溶着した際に、バスバー電極（４ａ、５ａ）の端部をインナーリード８の半田によって覆われにくくすることができる。

次に本発明の太陽電池モジュールにつき、好ましい態様について説明する。

本発明の太陽電池モジュールは、図４（ｂ）において説明したように表面バスバー電極５ａに対して少なくとも一端部が接続された複数の表面フィンガー電極５ｂを有しているが、これらの表面フィンガー電極５ｂとインナーリード８とが半田によって接続されないようにすることが望ましい。

図５は、太陽電池素子の表面側にインナーリード８を接続した場合の図４（ｂ）のＤ−Ｄ方向から見た部分断面図であり、表面フィンガー電極５ｂを長手方向に縦断した表面側の断面構造を示し、インナーリード８が図の正面から見て左にずれた状態をなっている。

図５（ａ）に示すように、インナーリード８と太陽電池素子の電極とを電気的に接続している半田６は、インナーリード８と表面バスバー電極５ａとの間に存在し、インナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとは半田で接続されていない。インナーリード８を半田によって接続する装置（タブ付け装置）の位置決め精度によっては、このようにインナーリード８が表面フィンガー電極５ｂの上にはみ出すことがしばしば発生する可能性があるが、ここで説明したように、インナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとが相互に半田で接続されていない状態となっていれば、表面フィンガー電極５ｂとシリコン基板１の表面との間におけるストレスの集中を抑制でき、マイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができる。

なお、インナーリード８は半田によって被覆されていたり、表面フィンガー電極５ｂに半田が付着したりしていても、相互に半田で接続されていなければ本発明の効果を奏する。具体的には、この領域Ｅにおいて、インナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとが単に接触したり（半田による接続を伴わず）、各部材の形状と配置状態によって定まる所定距離をおいて離間したりした状態となっている。なお、太陽電池モジュールの形成時に充填材１０によって気密に封入する工程で、流れ込んだＥＶＡ等の充填材１０を介して離間していても構わない。

このようにインナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとが相互に半田で接続されないような状態とするためには、例えば、複数の太陽電池素子同士をインナーリード８によって半田を溶かして熱溶着する際に、あらかじめ接続したい表面バスバー電極５ａにフラックスを塗布し、表面フィンガー電極５ｂにはフラックスを塗布しないようにしておけば良い。フラックスが塗布された箇所は、加熱によって表面が活性化し、酸化膜が除去されて半田との濡れ性が向上するが、表面フィンガー電極５ｂを構成する銀において、フラックスがないと表面酸化膜を除去できず、半田との濡れ性が悪い。したがって、表面フィンガー電極５ｂの箇所にフラックスを塗布しないようにしておけば、上述のインナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとが相互に半田で接続されていない本発明の構成を容易に得ることができる。特に、電極表面に半田を被覆していないいわゆる半田レス型の太陽電池素子同士の接続で明確な効果を奏する。

また、図５（ｂ）に示すように、表面フィンガー電極５ｂが表面バスバー電極５ａに接続した一端部を被覆する被覆体１４を設けて、インナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとが相互に半田で接続されない本発明の構成を得るようにしても良い。

図６に図４（ｂ）のＣ部の部分拡大図を示す。図６（ａ）に示すように、表面フィンガー電極５ｂが表面バスバー電極５ａに接続した一端部を被覆体１４によって覆うようにすれば良いし、図６（ｂ）に示すように、被覆体１４’は表面バスバー電極５ａの長手方向の端部と表面フィンガー電極５ｂが表面バスバー電極５ａに接続した一端部とを同時に覆うようにしても良い。

このような被覆体１４を設けることによって、インナーリード８を表面バスバー電極５ａに熱溶着した際に、図に示すようにインナーリード８の接続位置がずれても、この被覆体１４によって表面フィンガー電極５ｂの一端部がカバーされているので、表面フィンガー電極５ｂとインナーリード８とが半田によって接続されることを防止できる。したがって、表面フィンガー電極５ｂと基板１の表面との間におけるストレスの集中を抑制でき、マイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができる。

なお、被覆体１４は、太陽電池モジュールの形成工程において熱がかかることから、耐熱性の樹脂によって構成することが望ましく、その中でも、半田レジストを用いれば、表面フィンガー電極５ｂが半田レジストの被覆体１４を介して充填材によって覆われた構成となる。その結果、ストレスが緩和されやすく、さらに、印刷やフォトリソグラフィ等によって極めて容易に所定形状の被覆体を形成することができ、半田に対する耐性も備えていることから望ましい。また、図６（ｂ）に示す形状で被覆体１４’を形成する場合、図２の説明において詳述した半田レジストを兼ねて同時形成することができるので、工程数を減らすことができ、コストの点からも望ましい。

また被覆体１４、１４’を設ける領域は、表面フィンガー電極５ｂが表面バスバー電極５ａに接続された一端部から５ｍｍ以下の範囲とすることが望ましい。この範囲を超えると光照射領域を遮って変換効率を下げてしまう作用が顕著となるからである。なお、下限については、インナーリード８を半田によって接続する装置（タブ付け装置）の位置決め精度の範囲、すなわちインナーリード８がずれてはみ出す可能性のある範囲について、確実に被覆体によって被覆するように下限値を設定すれば良い。

以上、図５、図６において説明した本発明の太陽電池モジュールに係るフィンガー電極としては、表面側に限定して説明したが、また、裏面側においても、表面側の電極と同様に銀を主成分とするバスバー電極とフィンガー電極で構成された構造とし、表面側と全く同様にして、フィンガー電極とインナーリードとが半田によって接続されない構造としても構わない。

次に、本発明の太陽電池モジュールの別の態様について説明する。

図８は、本発明の請求項３若しくは請求項４に記載した太陽電池モジュールに係る太陽電池素子の一実施例を示す模式図であり、（ａ）は非受光面側（裏面）の一例、（ｂ）は受光面側（表面）の一例を示す。また、図９（ａ）、（ｂ）に、図８に図示された太陽電池素子にインナーリードを半田で接続した状態における断面構造を示す。

図に示した例では、シリコン基板２１の表面に銀を主成分とした銀電極として、バスバー電極２４ａ、２５ａ、フィンガー電極２５ｂが形成され、これらの銀電極の周縁部２４ｃ、２５ｃに充填材２８と直接接触する領域（図９（ａ）参照）、若しくは半田レジスト等の被覆体２７（図９（ｂ）参照）を介して充填材２８に被覆される領域が形成されている。

図９の断面図に示すように、本発明においては、銀を主成分とする銀電極（２４ａ、２５ａ、２５ｂ）の周縁部（２４ｃ、２５ｃ）が充填材２８と接する構造になっている。従来は、例えば、図７に示すように、この領域が剛性の高い半田２６によって被覆されていたが、その代わりに、充填材２８によって覆われるので、ストレスが緩和されやすい。したがって、銀電極の周縁部２４ｃ、２５ｃとシリコン基板２１表面との境界線付近にかかる引張応力を低減することができ、ストレスの集中を抑制できるため、銀電極下部のシリコン基板２１におけるマイクロクラック等の欠陥の発生を抑制することができ、後工程におけるひびや割れを抑制することができるようになる。

また屋外に設置した場合、日々の温度サイクルによるストレスが電極のエッジ部付近に集中することが少ないため、長期間使用した場合に銀電極近傍での割れが発生することを抑制することができる。

このように銀電極（２４ａ、２５ａ、２５ｂ）の周縁部（２４ｃ、２５ｃ）が充填材２８と直接接触している構造とするためには、例えば、銀電極２４ａ、２５ａ、２５ｂの中央部にはフラックスを塗布し、周縁部２４ｃ、２５ｃにはフラックスを塗布しないことによって、銀電極２４ａ、２５ａ、２５ｂの中央部には半田が被覆され、周縁部２４ｃ、２５ｃには半田が被覆されない本発明の構造にすることができる。また、銀電極（２４ａ、２５ａ、２５ｂ）の周縁部（２４ｃ、２５ｃ）が充填材２８と直接接触した被覆体２７によって覆われる構造とするためには、あらかじめ被覆体２７、例えば半田レジスト等をこの領域上に塗布・硬化させた状態で、半田を被覆すれば良い。被覆体２７は、太陽電池モジュールの形成工程において熱がかかることから、耐熱性の樹脂によって構成することが望ましい。さらに、印刷やフォトリソグラフィ等によって極めて容易に所定形状の被覆体を形成することができ、半田に対する耐性も備えていることから半田レジストを用いることが望ましい。

なお、本実施形態に係るバスバー電極２４ａ、２５ａとは、インナーリード３０と接続する電極のことであり、その形状や本数に影響されるものではない。図１０は本実施形態に係る太陽電池素子において、非受光面側（裏面）の変形例を示した図である。図１０（ａ）、（ｂ）に示したように、矩形のドット状のバスバー電極であっても、本発明の効果を有効に発揮することができる。また矩形以外に、多角形、楕円、円等の形状であっても良い。さらに図１０（ｃ）に示すように、ライン部から突出させた突出部を設けた、櫛歯を変形させた電極形状であっても、インナーリード３０と接続される電極部分をバスバー電極と見なし、このバスバー電極２４ａ、２５ａの周縁部２４ｃ、２５ｃが充填材２８と直接、若しくは被覆体２７を介して充填材２８に覆われていれば、本発明の構成と見なしうる。例えば、図１０（ｃ）の場合、インナーリード３０と接続する部分がライン部であれば、そのライン部が本発明に係るバスバー電極の構造を有していれば良く、突出部にインナーリード３０を接続するのであれば、その突出部が本発明に係るバスバー電極の構造を有していれば良い。また本数も図示した２本（組）にとらわれるものでなく、１本（組）であっても、また３本（組）もしくはそれ以上であっても構わない。

なお、本実施形態に係るバスバー電極において、充填材と直接接触するバスバー電極２４ａ、２５ａの周縁部２４ｃ、２５ｃの領域は、電極のエッジ部と、このエッジ部から所定長さ分内側の領域が含まれる。具体的にはこの所定長さ分内側の領域には、電極のエッジ部から５０μｍ内側の箇所が含まれるようにすることが望ましい。なお、印刷焼成法を用いて形成した電極等のように、電極のエッジ部が薄くなり基板と電極との境界を明確に判定することが難しい場合がある。このような場合は、最表面の主成分が電極を形成する材料の主成分となる箇所をエッジ部と見なして上述の範囲とすれば良い。また、このエッジ部の上限値については、バスバー電極のサイズ等によって異なり、一義的に定められるものではないが、バスバー電極とインナーリードとの接続強度が十分得られるように設定すれば良い。例えば、後述する実施例に示すバスバー電極（幅２ｍｍ程度）の場合、この幅の１／４（幅２ｍｍの場合、５００μｍ）を上限の目安とすれば良い。

なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る。

例えば上述の説明では、表面バスバー電極５ａに対して、表面フィンガー電極５ｂの一端部が略直交して接続された例によって説明したが、直交せずに斜め方向から接続していても構わないし、さらに表面フィンガー電極５ｂの両端部が表面バスバー電極５ａに接続され、閉じた形状となっていても構わない。

さらに、上述の説明では、フィンガー電極として、太陽電池素子の受光面側に設けられた表面フィンガー電極５ｂとして説明したが、これに限るものではなく、本発明でいうフィンガー電極とは、インナーリードと接続されるバスバー電極に接続された集電用の電極を指し、非受光面側に設けられていても良い。また、フィンガー電極の本数や形状についても、上述の説明に制限されるものではない。図１１に受光面側に設けたフィンガー電極とバスバー電極の一例を示す。例えば、図１１（ａ）に示すように二本のバスバー電極に接続されたフィンガー電極の長さは、バスバー電極よりも短くても構わないし、図１１（ｂ）に示すように複数のバスバー電極と直交する形状であっても良い。またバスバー電極に直交せず、バスバー電極と鋭角もしくは鈍角を形成して接続されても良い。また、フィンガー電極の形状は、直線状に限るものでもなく曲線状であっても良い。

また上述の説明では、ｐ型シリコン基板を用いた太陽電池について説明したが、ｎ型シリコン基板を用いた場合にも、説明中の極性を逆にすれば同様のプロセスによって本発明の効果を得ることができる。さらに上述の説明では、シングル接合の場合について説明したが、半導体多層膜からなる薄膜接合層をバルク基板使用接合素子に積層して形成した多接合型であっても、本発明を適用することができる。

そして上述の説明では、キャスティング法を用いた多結晶シリコン基板を例にとったが、基板はキャスティング法によるものに限る必要はなく、また多結晶シリコンに限る必要はない。また、半導体基板に限定されることもなく、半導体薄膜であっても良い。またシリコン材料に限定されることもなく、半導体一般に適用できる。すなわち、化合物系や有機物系の太陽電池にも適用できる。

以下、本発明の実施例を説明する。

図３（ａ）に示すように、外形が１５ｃｍ×１５ｃｍで、抵抗１．５Ω・ｃｍの多結晶のｐ型のシリコン基板１表面のダメージ層をアルカリでエッチングして洗浄した。次に、このシリコン基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）の中で加熱することによって、シリコン基板１の表面にリン原子を１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の濃度となるように拡散させて、ｎ型拡散層１ａを形成した。その上にプラズマＣＶＤ法によって反射防止膜２となる厚み８５０Åの窒化シリコン膜を形成した。

このシリコン基板１の裏面側に裏面集電用電極４ｂを形成するために、アルミニウム粉末と有機ビヒクルとガラスフリットをアルミニウム１００重量部に対してそれぞれ２０重量部、３重量部を添加してペースト状にしたアルミニウムペーストをスクリーン印刷法によって塗布して乾燥させた。そして、裏面側に裏面バスバー電極４ａを、表面側に表面電極５（表面バスバー電極５ａ、表面フィンガー電極５ｂ）を形成するために、銀粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを銀１００重量部に対してそれぞれ２０重量部、３重量部を添加してペースト状にした銀ペーストをスクリーン印刷法で塗布して乾燥させた。その後、７５０℃で１５分間焼き付けて、表面バスバー電極５ａ及び裏面バスバー電極４ａの幅をそれぞれ２ｍｍで、表裏面に同時に電極を形成した。

ここで、試料Ｎｏ．１として、表面バスバー電極５ａの端部に被覆体７として半田レジストを印刷して乾燥させたものに、ディップ法で電極に半田６を被覆し、本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子を形成した。また、試料Ｎｏ．２として、半田レジストの被覆体７を用いずに、同様にディップ法で電極の全面に半田６を被覆し、図７（ａ）に示した従来の形態の太陽電池素子を形成した。なお、半田はＳｎ−３Ａｇ−０．５ＣｕのＰｂフリー半田を用いた。

また、試料Ｎｏ．３として半田レジストの被覆体７を用いずに、バスバー電極（４ａ、５ａ）の長手方向の中央部のみにディスペンサーを用いて半田ペーストを塗布し、半田６で被覆部を作製した本発明の太陽電池モジュールに係る太陽電池素子を作製した。

さらに、試料Ｎｏ．４、５として電極を半田６で被覆しない試料も作製した。

次に、約３０μｍの厚みを有する半田層を設けた幅１．８ｍｍ、厚さ２００μｍの銅箔製のインナーリード８を、それぞれのバスバー電極（４ａ、５ａ）の全長にわたってホットエアの熱溶着により貼り付けて、上述の太陽電池素子同士を接続配線した。このとき、試料Ｎｏ．３と４は、インナーリード８の中央部のみ熱溶着で固定するようにした。また、試料Ｎｏ．５は、インナーリード８の幅が２．２ｍｍと接続する電極の幅よりも大きいものを用い、電極とは全面を熱溶着するようにした。

その後、上述のようにして太陽電池素子同士を接続配線したものを図３（ｂ）に示すように、透光性パネル９と裏面保護材１１との間に充填材１０として、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート共重合体）を用いて封入して図２に示した断面構造を有する太陽電池モジュールを形成した。

これらの太陽電池素子について、４点曲げによる破壊強度試験を行い、破壊強度（Ｎ）を求めた。また、太陽電池モジュールにおいて３０００Ｎ／ｍ^２の圧力をかける静荷重試験において封入した太陽電池素子のマイクロクラック発生率を調べた。マイクロクラック発生率は、倍率４０倍の双眼顕微鏡を用いて調べ、静荷重試験に用いた全ての太陽電池モジュールＹの太陽電池素子Ｘの全枚数に対するマイクロクラックが発生した太陽電池素子Ｘの枚数を割合で示したものである。

これらの結果を表１に示す。

試料Ｎｏ．１は、表面バスバー電極５ａの長手方向の端部と充填材１０であるＥＶＡとの間に半田レジストの被覆体７を介在した本発明の試料となり、破壊強度は２５Ｎ、マイクロクラック発生率は０％となり、発明の効果が確認された。

一方、試料Ｎｏ．２は、すべてのバスバー電極（４ａ、５ａ）の端部が半田６によって被覆された状態となり、充填材１０であるＥＶＡと直接あるいは半田レジストの被覆体７を介して接触していない本発明の範囲外の試料となった。破壊強度は１５Ｎ、マイクロクラック発生率は５０％となり、不満足な結果となった。

試料Ｎｏ．３は、バスバー電極（４ａ、５ａ）の中央部にのみ半田６を被覆し、インナーリード８の中央部を溶着するようにした結果、完成した太陽電池モジュールは、電極の端部と充填材１０とが直接接触した本発明に係る形態となっている。そして、この場合、太陽電池素子の破壊強度は２３Ｎ、マイクロクラック発生率は０％であり、発明の効果が確認された。

また、試料Ｎｏ．４は、バスバー電極（４ａ、５ａ）に半田６を被覆しない試料であり、インナーリード８に被覆された半田を利用し、インナーリード８の中央部を溶着するようにした結果、完成した太陽電池モジュールは、電極の端部と充填材１０とが直接接触した本発明に係る形態となっている。そして、この場合、太陽電池素子の破壊強度は２４Ｎ、マイクロクラック発生率は０％であり、発明の効果が確認された。

試料Ｎｏ．５は、バスバー電極（４ａ、５ａ）に半田６を被覆しない試料であるが、バスバー電極（４ａ、５ａ）の幅よりも大きい幅２．２ｍｍのインナーリード８を用いて全面をホットエアで溶着したところ、バスバー電極（４ａ、５ａ）の端部に半田６が被覆されてしまい、電極の端部と充填材１０とが接触しない本発明の範囲外の構成となった。その結果、破壊強度は１５Ｎ、マイクロクラック発生率は４０％となり、不満足な結果であった。

このように、本発明によって、バスバー電極（４ａ、５ａ）の端部に半田６が被覆されず、充填材１０と直接あるいは半田レジストの被覆体７を介して接触しているように構成したことによって、バスバー電極の端部と基板表面との境界線付近におけるストレスの集中を抑制でき、そのため破壊強度は高くなり、またバスバー電極下部の基板へのマイクロクラックの発生を抑制することができることを確認した。

実施例１と全く同様にして、図３（ａ）に示す太陽電池素子を形成した。その後、表面バスバー電極５ａに対して表面フィンガー電極５ｂが接続した一端部から１ｍｍまでのフィンガー電極側の領域に半田レジストを図６（ｂ）に示すパターンで印刷塗布して熱硬化させ、被覆体１４’を形成した。その後、半田を銅箔に被覆したインナーリード８の熱溶着を行った。この際、わざとインナーリード８の位置をずらして、インナーリード８を表面バスバー電極５ａからはみ出させて、これらを半田により意図的に接続しようとしたが、半田レジストの被覆体１４’を設けた試料については、どのようにしても相互に接続されることはなかった。また、被覆体を設けない試料については、表面フィンガー電極５ｂにフラックスを塗布した場合に相互に接続された。銅箔の半田はＳｎ−３Ａｇ−０．５ＣｕのＰｂフリー半田を用いている。

このようにして作製した試料について、実施例１に記載したマイクロクラック発生率により評価を実施した。結果を表２に示す。

表２に示す通り、試料Ｎｏ．６、７はインナーリード８が表面バスバー電極５ａからずれていない場合であり、半田レジストの被覆体１４’の有無に関わらず、インナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとの間に半田による接続は発生せずクラックは発生しなかった。

インナーリード８が表面フィンガー電極５ｂ側に０．３ｍｍずれた場合（試料Ｎｏ．８〜１０）は、半田レジストの被覆体１４’が設けられている場合（試料Ｎｏ．８）は、インナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとの間に半田による接続は発生せず、クラックは発生しなかった。半田レジストの被覆体１４’がない場合は、表面フィンガー電極５ｂにフラックスを塗布してインナーリード８との間に半田による接続を意図的に発生させた場合（試料Ｎｏ．９）はマイクロクラックの発生率が３０％となったが、フラックスを塗布しない場合（試料Ｎｏ．１０）は、インナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとの間に半田による接続は発生せずクラックは発生しなかった。

インナーリード８が表面フィンガー電極５ｂ側に０．３ｍｍずれた場合（試料Ｎｏ．１１〜１３）は、半田レジストの被覆体１４’が設けられている場合（試料Ｎｏ．１１）は、インナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとの間に半田による接続は発生せず、クラックは発生しなかった。半田レジストの被覆体１４’がない場合は、表面フィンガー電極５ｂにフラックスを塗布してインナーリード８との間に半田による接続を意図的に発生させた場合（試料Ｎｏ．１２）はマイクロクラックの発生率が５０％となったが、フラックスを塗布しない場合（試料Ｎｏ．１３）は、インナーリード８と表面フィンガー電極５ｂとの間に半田による接続は発生せずクラックは発生しなかった。

１：シリコン基板
１：基板
１ａ：ｎ型拡散層
２：反射防止膜
３：半導体接合部
４：裏面電極
４ａ：裏面バスバー電極
４ｂ：裏面集電用電極
５：表面電極
５ａ：表面バスバー電極
５ｂ：表面フィンガー電極
６：半田
７：被覆体（一例として、例えば半田レジスト）
８：インナーリード
９：透光性パネル
１０：充填材
１１：裏面保護材
１２：出力配線
１３：端子ボックス
１４、１４’：被覆体
２１：シリコン基板
２４：裏面電極
２４ａ：バスバー電極
２４ｂ：集電極
２４ｃ：周縁部
２５：表面電極
２５ａ：バスバー電極
２５ｂ：フィンガー電極
２５ｃ：周縁部
２６：半田
２７：被覆体
２８：充填材
Ｘ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３：太陽電池素子
Ｙ：太陽電池モジュール

Claims (16)

1. 第１の太陽電池素子と、
   該第１の太陽電池素子に隣接する第２の太陽電池素子と、
   前記第１の太陽電池素子の受光面及び／又は非受光面、ならびに前記第２の太陽電池素子の非受光面及び／又は受光面に設けられたバスバー電極と、
   該バスバー電極に対して少なくとも一端部が接続された複数のフィンガー電極と、
   前記第１および前記第２の太陽電池素子の前記バスバー電極同士を電気的に接続するインナーリードと、
   前記インナーリードおよび前記バスバー電極を封入する充填材と、を有する太陽電池モジュールであって、
   前記フィンガー電極は、少なくとも前記一端部を被覆する被覆体を有し、
   前記バスバー電極は、
   前記インナーリードが接続されている第１の領域と、
   前記バスバー電極の長手方向に沿ったエッジ部を含み、前記第１の領域より前記エッジ部側に位置する第２の領域と、を有しており、
   前記第２の領域は、前記充填材に直接接触している太陽電池モジュール。
2. 前記バスバー電極と前記インナーリードとの間に介在される半田をさらに備え、
   前記第２の領域は、前記半田より露出し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。
3. 前記バスバー電極の前記エッジ部は、前記長手方向と直交する断面において、前記エッジ部と同じ側に位置する前記インナーリードのエッジ部よりも外方に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記長手方向と直交する方向の前記インナーリードの幅は、前記長手方向と直交する方向の前記バスバー電極の幅より小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
5. 前記フィンガー電極と前記インナーリードとが前記半田によって接続されないことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
6. 前記被覆体は、半田レジストである請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
7. 前記バスバー電極は、銀を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
8. 前記充填材は、重合体から成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
9. 太陽電池素子と、
   該太陽電池素子の受光面及び／又は非受光面に設けられたバスバー電極と、
   該バスバー電極に対して少なくとも一端部が接続された複数のフィンガー電極と、
   該バスバー電極と電気的に接続されるインナーリードと、
   前記バスバー電極および前記インナーリードを封入する封入材と、を有する太陽電池素子構造体であって、
   前記フィンガー電極は、少なくとも前記一端部を被覆する被覆体を有し、
   前記バスバー電極は、
   前記インナーリードと接続された第１の領域と、
   前記バスバー電極の長手方向に沿ったエッジ部を含み、前記第１の領域より前記エッジ部側に位置する第２の領域と、を有しており、
   前記第２の領域は、前記封入材に直接接触している太陽電池素子構造体。
10. 前記バスバー電極と前記インナーリードとの間に介在される半田をさらに備え、
    前記第２の領域は、前記半田より露出していることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池素子構造体。
11. 前記バスバー電極の前記エッジ部は、前記長手方向と直交する断面において、前記エッジ部と同じ側に位置する前記インナーリードのエッジ部よりも外方に位置していることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の太陽電池素子構造体。
12. 前記長手方向と直交する方向の前記インナーリードの幅は、前記長手方向と直交する方向の前記バスバー電極の幅より小さいことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の太陽電池素子構造体。
13. 前記フィンガー電極と前記インナーリードとが前記半田によって接続されないことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の太陽電池素子構造体。
14. 前記被覆体は、半田レジストである請求項９乃至１３に記載の太陽電池素子構造体。
15. 前記バスバー電極は、銀を主成分とすることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の太陽電池素子構造体。
16. 前記封入材は、重合体から成ることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれかに記載の太陽電池素子構造体。

Images