JP5174817B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
近年、環境保護の観点から家庭用の太陽電池の需要が著しく増加する傾向にある。太陽電池素子は、第１の導電型の半導体基板を準備し、上述の基板とは異なる第２の導電型の不純物を拡散させｐｎ接合を形成することで製造される。
これらの太陽電池素子は、その表面および裏面に、金属を主成分とする材料を塗布して焼成することによって形成される第１の電極、第２の電極を有している。（例えば、特開２００６−２１０６５４号公報、特開２００３−２７３３７７号公報、特開平１０−１４４９４３号公報参照）。
また、一般的に、複数の太陽電池素子が接続されて電気出力が取り出せるように構成された太陽電池モジュールが用いられている。この太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子の第１の電極と第２の電極をインナーリード（タブ）によって接続し、接続された複数の太陽電池素子の第１の面を透光性部材で、第２の面を有色の部材で覆った構成が一般的である。
しかしながら、基板の薄型化に伴い、太陽電池モジュールの製造、保管、及び運搬時等において、電極が熱等の影響で膨張或は収縮すると、熱応力の影響で、基板の表層にクラックが発生し易くなっている。例えば、インナーリードが半田付けにより第２の電極に接続される場合、基板に応力がかかり、第１の電極の近傍に位置する基板の表層部分が欠けやすい。特に、Ｓｎ−Ａｇ等の鉛フリー半田を用いる場合、半田の融点が高くなることから熱による応力の影響が大きくなり基板の表層が欠けやすくなる。特に、第１の電極との境界部分で欠けやすくなる。
本発明は上記問題点を解決するために案出されたものであり、基板にクラックが生じにくい太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態にかかる太陽電池モジュールは、光を受光する第１の面と前記第１の面の裏側に配置された第２の面とを有する基板と、前記基板の第１の面上に設けられた第１の電極と、前記基板の第２の面上に、前記第１の電極の直下に第１の開口を有する第２の電極とを備え、平面透視で、前記第１の開口内に前記第１の電極の周縁の一部が配置されている。
これにより、第１の電極の近傍に位置する基板にかかる応力を低減することができる。よって基板の表層部分の欠けを低減することができ、太陽電池モジュールの信頼性を向上させることができる。
この発明の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態に係る太陽電池モジュールについて図１〜３に基づいて説明する。
以下、第１実施形態に係る太陽電池モジュールについて図１〜３に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールに用いられる太陽電池素子の一例を示す断面構造の概略図であり、図２は本実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池素子の受光面側（表面）の電極形状の一例を示す図(上視図)、図３は本実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池素子の非受光面側（裏面）の電極形状の一例を示す図(下視図)である。
本実施形態の太陽電池モジュールは、光が入射する第１の面（図１における上面）と第１の面の裏側に配置された第２の面（図１における下面）とを有する基板１と、基板１の第１の面上に設けられた第１の電極４と、第１の開口７ａを有する出力取出部５ａを含み基板１の第２の面上に設けられた第２の電極５と、を有する複数の太陽電池素子１０と、隣り合う太陽電池素子を接続する第１のインナーリードとしての複数のインナーリード１１とを有する。
基板１の第１の面側には、拡散層２が形成されており、基板１の第２の面側にはＢＳＦ領域（Back Surface Field）６が形成されている。また、基板１の第１の面上には、反射防止膜３が配置されている。このような基板１は、例えば、単結晶又は多結晶シリコンなどから成り、ボロン（Ｂ）などのｐ型の導電型を呈する半導体不純物を含有する。
拡散層２は、基板１内に形成されている。基板１がｐ型のシリコン基板である場合、ｐ型バルク領域と拡散層２との間にｐｎ接合部が形成される。ｎ型化ドーピング元素としては、例えばＰ（リン）が用いられる。
反射防止膜３は、所定の波長領域の光の反射率を低減させて、光生成キャリア量を増大させる役割を果たし、太陽電池素子１０の光電流密度Ｊｓｃを向上させる。反射防止膜３は、例えばＳｉＮｘ膜（Ｓｉ3Ｎ4ストイキオメトリを中心にして組成変動を有する）、ＴｉＯ2膜、ＳｉＯ2膜、ＭｇＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、ＺｎＯ膜などからなる。その厚みは、材料によって適宜選択されて、適当な入射光に対して反射しにくくする。例えば基板１がシリコンからなる場合、屈折率は１．８〜２．３程度、厚み５００〜１２００Å程度が好ましい。
また、図１において、ＢＳＦ領域６は、基板１の第２の面側の表層部におけるｐ+領域である。ＢＳＦ領域６は、基板１の第２の面近くでキャリアの再結合による効率の低下を低減させる役割を有しており、基板１の第２の面側に内部電界を形成するものである。
第１の電極４は、第１の出力取出部（バスバー電極）４ａと、第１の集電部（フィンガー電極）４ｂとを有する。第１の出力取出部４ａの少なくとも一部は、第１の集電部４ｂと交差している。本実施形態の第１の電極４は、１．３ｍｍ〜２．５ｍｍ程度の幅の広い第１の出力取出部４ａと、第１の出力取出部４ａに対して垂直に設けられており５０〜２００μｍ程度の幅が狭い第１の集電部４ｂとを有する。このような第１の電極４（第１の出力取出部４ａ、第１の集電部４ｂ）の厚みは、１０〜４０μｍ程度である。
第２の電極５は、第２の出力取出部５ａと、第２の集電部５ｂとを有する。本実施形態の第２の出力取出部５ａの厚みは１０μｍ〜３０μｍ程度、幅は３．５ｍｍ〜７ｍｍ程度である。また、第２の集電部５ｂの厚みは１５μｍ〜５０μｍ程度である。
このような第１の集電部４ｂ、第２の集電部５ｂは、主に基板１で発生したキャリアを集電する役割を有し、第１の出力取出部４ａ、第２の出力取出部５ａは第１及び第２の集電部４ｂ，５ｂで集めたキャリアを集め、外部に出力する役割を有している。隣接した太陽電池素子１０の第１の電極４（第１の出力取出部４ａ）と第２の電極５（第２の出力取出部５ａ）とは、インナーリード１１により接続される。
第１の電極４に接続されたインナーリード１１は、平面視で、一方の辺が他方の辺よりも長い線状である。なお、図２、図３において矢印Ｍで示す方向は、インナーリードの長手方向を示す。矢印Ｎで示す方向は、インナーリードの短手方向を示す。
次に、上述の構造を有する太陽電池素子１０の製造工程について説明する。
基板１が単結晶シリコン基板１の場合は、例えば引き上げ法などによって形成され、基板１が多結晶シリコン基板１の場合は、例えば鋳造法などによって形成される。多結晶シリコン基板１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１よりも有利であるので、ここでは多結晶シリコンを用いた例によって説明する。
基板１を作成するためには、まず、例えば鋳造法により多結晶シリコンのインゴットを作成する。例えば、Ｂ等のドーパントを含んだシリコン原料を溶解、凝固することによりｐ型の多結晶シリコンインゴットを形成することができる。多結晶シリコンのインゴットは、例えば、３５０μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下の厚みにスライスして、１０ｃｍ×１０ｃｍ〜２５ｃｍ×２５ｃｍ程度の大きさに切断し、これによって基板１が作成される。なお、基板１の切断面におけるダメージを受けた部分や汚染を受けた部分を清浄化するために、表面をＮａＯＨやＫＯＨあるいはフッ酸やフッ硝酸などでごく微量エッチングすることが望ましい。その後、ドライエッチング方法やウェットエッチング方法を用いて、基板１の表面に微小な突起を形成するのが更に望ましい。
次に、基板１内にｎ型の拡散層２を形成する。これによってｐ型バルク領域と拡散層２との間にｐｎ接合部が形成される。このような拡散層２は、ペースト状態にしたＰ2Ｏ5を基板１の表面に塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状態にしたＰＯＣｌ3（オキシ塩化リン）を拡散源とした気相熱拡散法、及びリンイオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成される。この拡散層２は０．２〜０．５μｍ程度の深さに形成される。なお、拡散層２の形成方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば薄膜技術を用いて、水素化アモルファスシリコン膜や、微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。さらに、基板１と拡散層２との間にｉ型シリコン領域を形成してもよい。
次に、反射防止膜３を形成する。反射防止膜３は、ＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical vapor deposition）法、蒸着法、スパッタ法などを用いて形成する。
次に、基板１の第２の面側に、第１の導電型の半導体不純物が高濃度に拡散されたＢＳＦ領域６を形成する。ｐ型の不純物元素としてはＢやＡｌ（アルミニウム）等を用いることができ、不純物元素濃度が高いｐ+型とすることによって、後述する第２の電極５との間にオーミックコンタクトを得ることができる。製法としては、ＢＢｒ3（三臭化ボロン）を拡散源とした熱拡散法を用いて温度８００〜１１００℃程度で形成する方法、Ａｌ粉末及び有機ビヒクル等からなるＡｌペーストを印刷法で塗布したのち、温度６００〜８５０℃程度で熱処理（焼成）してＡｌを基板１に拡散する方法を用いることができる。
なお、このＢＳＦ領域６を熱拡散法で形成する場合は、既に形成してある拡散層２には酸化膜などの拡散バリアをあらかじめ形成しておくことが望ましい。またＡｌペーストを印刷して焼成する方法を用いれば、印刷面だけに所定の拡散領域を形成することができるだけではなく、拡散層２形成時に同時に第２の面側にも形成されているｎ型の拡散層２を除去する必要もなく、第２の面側の周辺部のみレーザー等を用いてＰＮ分離を行えばよい。
なお、ＢＳＦ領域６の形成方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば薄膜技術を用いて、水素化アモルファスシリコン膜や、微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。さらに、基板１とＢＳＦ領域６との間にｉ型シリコン領域を形成してもよい。
次に、第１の電極４（第１の出力取出部４ａ、第１の集電部４ｂ）と第２の電極５（第２の出力取出部５ａ、第２の集電部５ｂ）とを以下のようにして形成する。
第１の電極４は、例えば銀（Ａｇ）等からなる金属粉末と、有機ビヒクルとガラスフリットを、例えばＡｇ１００重量部に対してそれぞれ１０〜３０重量部、０．１〜１０重量部を添加してペースト状にしたＡｇペーストを用いて作製される。Ａｇペーストは、基板１の第１の面に塗布され、その後、最高温度６００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成されることにより第１の電極４となる。塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができ、好ましくは、ペーストが塗布された後、所定の温度で溶剤が蒸散され、ペーストが乾燥される。
次に、第２の電極５について説明する。まず、第２の集電部５ｂは、例えばＡｌ粉末と、Ａｌ１００重量部に対して１０〜３０重量部となる有機ビヒクルと、を含有するＡｌペーストを用いて作製される。このペーストを、第２の出力取出部５ａを形成する部位を除いて基板１の第２の面のほぼ全面に塗布する。塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができる。好ましくは、ペーストが塗布された後、所定の温度で溶剤を蒸散させ、乾燥させる。
次に、第２の出力取出部５ａは、例えばＡｇ粉末などからなる金属粉末と、有機ビヒクルとガラスフリットをＡｇ１００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Ａｇペーストを用いて作製される。このＡｇペーストを予め決められた形状に塗布する。なお、Ａｇペーストは、Ａｌペーストの一部と接する位置に塗布されることで、第２の出力取出部５ａと第２の集電部５ｂとの一部が重なる。塗布法としては、スクリーン印刷法などを用いることができ、塗布後、好ましくは所定の温度で溶剤を蒸散させて乾燥させる。
そして、基板１を焼成炉内にて最高温度が６００〜８５０℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより、第２の電極５が基板１上に形成される。
上記では印刷・焼成法による電極形成を用いたが、蒸着やスパッタ等の薄膜形成やメッキ形成を用いて形成することも可能である。
以上のようにして、本実施形態に係る太陽電池素子を作製することができる。
図４は、本実施形態の太陽電池モジュール１８の模式的な断面図である。図４に示すように、太陽電池モジュール１８は、ガラスなどからなる透光性部材１２、透光性のエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などからなる第１の充填材１３、金属箔等のインナーリード１１によって接続された複数の太陽電池素子１０、透光性または白色のＥＶＡなどからなる第２の充填材１４、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や金属箔をポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）で挟みこんだ保護材１５を有する。複数の太陽電池素子１０のうち、最初の太陽電池素子と最後の太陽電池素子の電極の一端とは、出力取出部である端子ボックス１７に、アウターリード１６によって接続されている。
これらの複数の太陽電池素子１０同士を接続するインナーリード１１は、例えば厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度、幅１〜２ｍｍ程度の銅箔の全面を半田によって被覆したものが用いられ、太陽電池素子１０の第１の電極４（第１の出力取出部４ａ）と第２の電極５（第２の出力取出部５ａ）上に半田付けされて用いられる。図４においては、一つのインナーリード１１の一端は第１の出力取出部４ａに接続されており、他端は、隣設する太陽電池素子１０の第２の出力取出部５ａに接続されており、インナーリード１１は、隣接する２つの太陽電池素子間を接続している。図４において、インナーリード１１の一端部は、第１の出力取出部４ａの長手方向に沿って接続されている。また、インナーリード１１の他端部は、第２の出力取出部５ａの長手方向に沿って接続されている。
太陽電池モジュール１８は、上述した各部材を順次積層して、ラミネータの中で脱気、加熱して押圧することによって、第１、第２の充填材１３，１４が硬化し、各部材が一体化されて太陽電池モジュールとなる。その後、必要に応じて、Ａｌなどのフレームを周囲にはめ込んでもよい。
次に、本実施形態に係る太陽電池モジュールの第１の電極４、第２の電極５の構造について、図を参照しながら説明する。
図５は第２の電極５の拡大図、図６は図５のＸ−Ｘ’線における断面図、図７は図５のＹ−Ｙ’線における断面図である。本実施形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池素子は、基板１の第１の面上に第１の出力取出部４ａを有する第１の電極４と、第２の面のうち第１の電極４の周縁近傍の直下に第２の出力取出部５ａを有する第２の電極５とを備える。
第２の電極５は、平面透視で第１の電極４と重畳しており、平面透視で、第１の開口７ａ内に第１の電極４の周縁の一部が配置されている。図５において、第２の出力取出部５ａの短手方向における第１の開口７ａの幅Ａは、第１の出力取出部４ａの幅Ｂより大きい。このような構造により、第２の電極５および裏面のインナーリード１１がタブ付け等の熱収縮によって、第１の電極４の近傍に位置する基板１に生じさせる応力を低減することができる。よって基板１の表層部分の剥離を低減することができ、太陽電池モジュールの信頼性を向上させることができる。
また、図６に示されるように、仮に、表面および裏面のインナーリード１１が電極の中央部に位置せずに電極端部にずれて配置された場合においても、基板１のごく薄い表層部分が剥がれにくくなり、大きなクラックが生じたり外観を阻害するといった問題も低減できる。
また、第１の開口７ａの幅Ａがインナーリード１１の幅Ｃより大きいとき、第２の出力取出部５ａとインナーリード１１との接続が、インナーリード１１の片方の端部のみで行われる。このため、第１の電極４の近傍の基板１が凸状に反るような収縮応力が生じにくい。また、第１の開口７ａが複数設けられることにより、応力が分散され、クラックの発生を低減できる。第１の開口７ａの幅Ａは、例えば２ｍｍ以上３ｍｍ以下、第１の出力取出部４ａの幅Ｂは、例えば１．３ｍｍ以上２．５ｍｍ以下に設計される。
また、図５に示すように、第１の開口７ａは、第２の出力取出部５ａの長手方向に沿って間隔をあけて複数設けられている。図５において、インナーリード１１の長手方向における第１の開口７ａの長さＤは複数の第１の開口７ａの間隔Ｅより大きい。
このような第１の開口７ａは、平面透視において、第１の電極４の全周縁のうち少なくとも一部において重なっていればよい。例えば、第１の開口７ａは、第２の電極５部分で４方が囲まれた形状であっても、２方向又は３方向が囲まれた形状（例えば、平面視でスリット状の開口又は凹状の開口等）であっても構わない。凹状の開口、スリット状の開口を図１６、図１７に示す。図１６では、基板３０１は基板１に、第２の出力取出部３０５ａは第２の出力取出部５ａに、第２の集電部３０５ｂは第２の集電部５ｂに、第２の電極３０５は第２の電極５に、第１の開口３０７ａは第１の開口７ａにそれぞれ対応する。また、図１７では、基板４０１は基板１に，第２の出力取出部４０５ａは第２の出力取出部５ａに、第２の集電部４０５ｂは第２の集電部５ｂに、第２の電極４０５は第２の電極５に、第１の開口４０７ａは第１の開口７ａにそれぞれ対応する。第１の開口７ａは、特に、第１の開口７ａが第２の電極５部分で４方が囲まれた形状である場合、第２の電極５の抵抗損失を抑えることができる。
また、第１の開口７ａは、例えば、第２の電極５のうち第２の出力取出部５ａ部分だけに形成されていてもよい。この場合でも、当該第１の開口７ａが形成された領域で、基板１の第１の面において第１の電極４の周縁での応力が緩和される。
ここで、第１の出力取出部４ａ及び第２の出力取出部５ａが「線状である」とは、基板１の面に対して全体的に見て第１の出力取出部４ａ及び第２の出力取出部５ａが線状に形成されている場合をいい、隙間無く連続直線状に連なる場合の他、複数の構成部分が隙間を介して直線状に連なる場合をも含む。
また、図６において、第１の出力取出し部４ａに接続されたインナーリード１１の幅Ｃ’は、第１の出力取出部４ａの幅Ｂよりも小さい。このような構成により、インナーリード１１が影となって太陽電池素子１０の光を受光する面積が減少することを低減することができる。さらに、インナーリード１１のずれが大きくなっても、インナーリード１１が第１の出力取出部４ａの端部と接続する可能性が少なくなり、第１の電極４の近傍にかかる応力を低減することができる。インナーリード１１の幅Ｃとしては、例えば１ｍｍ以上２ｍｍ以下に設計される。
図８は、第１の開口７ａの長さＤと複数の第１の開口の間隔Ｅを変更したときにおける最大主応力（major principal stress）の変化をシュミレーションした結果である。横軸は、第２の出力取出部５ａの長手方向における電極の位置を示し、縦軸は、開口部を設けない電極形状における最大主応力を１００％としたときの各条件における最大主応力の相対比である。第１の開口７ａの長さＤを大きく、また、複数の第１の開口の間隔Ｅを小さくすることにより、第１の出力取出部４ａ近傍の基板１にかかる応力がより分散されるため、最大主応力も低減していることが分かる。第１の開口７ａの長さＤとしては、２ｍｍ以上５ｍｍ以下、複数の第１の開口の間隔Ｅとしては、１ｍｍ以上３ｍｍ以下に設計される。ここで、最大主応力とは、せん断応力成分がゼロとなるように座標系を取ったときの垂直応力の最大値をいう。
そして、第２の集電部５ｂは、第２の出力取出部５ａが位置する部分に第２の開口７ｂを有する。このとき、インナーリード１１の短手方向Ｎにおける第２の開口７ｂの幅Ｆが第１の出力取出部４ａの幅Ｂより大きいことが好ましい。太陽電池素子１０は、第１の電極４およびその近傍直下に第２の集電部５ｂを有さないことから、熱収縮に伴う第１の電極４およびその近傍に位置する基板１にかかる応力を低減することができるとともに、第２の出力取出部５ａと基板１との接触面積が大きくなるため、第２の出力取出部５ａと基板１との電極強度を保つことができる。第２の開口の幅Ｆとしては、１．５ｍｍ以上２．８ｍｍ以下に設計される。なお、電極強度とは、対象物に接合された電極に引っ張り荷重を加えて行き、対象物から剥がれたときの荷重の値をいう。
さらに、インナーリード１１の短手方向Ｎにおける第１の開口７ａの幅Ａが第２の開口７ｂの幅Ｆよりも大きいことが好ましい。つまり、Ａ＞Ｆ＞Ｂの関係が成立していることが好ましい。これにより、第２の出力取出部５ａと第２の集電部５ｂとの重畳部は、インナーリード１１が接続される第１の電極４から離れた位置となるため、熱収縮に伴う基板１にかかる応力をさらに低減することができる。また、Ａｌペーストを印刷焼成して第２の集電部５ｂを形成する場合においては、同時に形成されるＢＳＦ領域６を大きくすることができるため、太陽電池素子の特性を向上させることができる。
また、出力取出部５ａの側面５ａｔと第1の開口７ａとの間の幅Ｇが複数の第１の開口７ａの幅Ａよりも小さいことが好ましい。なお、幅Ａ，幅Ｇは、第２の出力取出部５ａの短手方向における幅である。かかる構成により、第２の出力取出部５ａの抵抗を低減し、第２の集電部５ｂによって集められたキャリアを、抵抗損失を抑えて効率よく第２の出力取出部５ａに取り出すことができる。また、電極端部の一方の幅Ｇを複数の第１の開口７ａの間隔Ｅよりも小さくすることにより、第２の出力取出部５ａと第２の集電部５ｂとの重なり部分の基板１にかかる応力を低減できる。電極端部の一方の幅Ｇとしては、例えば、０．７５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設計される。ここで、第２の電極の出力取出部５ａの側面５ａｔとは、平面視における第２の出力取出部５ａの長手方向に沿った端面５ａｔをいう。
また、図９に示されるように、第２の出力取出部５ａの側面５ａｔと第1の開口７ａとの間の幅Ｇよりも小さい幅Ｈの細線からなる第３の出力取出部５ｃが第２の出力取出部５ａに接続されることが好ましい。つまり、第２の電極５は、出力取出部５ａと第３の出力取出部５ｃとを備えることが好ましい。これにより、第２の集電部５ｂによって集められたキャリアを、抵抗損失を抑えて第３の出力取出部５ｃから第２の出力取出部５ａに取り出すことができるため、第２の電極５全体の抵抗損失が抑えられ、電気特性の低下を防ぐことができる。また、第３の出力取出部５ｃは、例えば０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の線幅Ｈからなる細線より構成される。かかる範囲とすることにより、第３の出力取出部５ｃを構成する金属の収縮応力が分散され、第２の集電部５ｂにかかる応力を低減することができる。
また、図１０において、第２の電極の第２の出力取出部５ａは、インナーリード１１の長手方向の中央領域１１ａに第３の開口７ｃを有し、第３の開口７ｃ内には第２の集電部５ｂが露出している。このような構造により第２の集電部５ｂにおける集電効率を高めるとともに第２の電極５全体の抵抗損失が抑えられ、電気特性が低下しにくい。また、このような太陽電池素子１０は、太陽電池素子１０を中央部で分断して形成されるカットセルに用いやすい。また、図１０に示すように、第２の出力取出部５ａの長手方向における第３の開口７ｃの長さは、他の第１の開口７ａの長さよりも大きい。
また、図１１に示されるように第２の出力取出部５ａは、基板１の中央領域に位置し、インナーリード１１の短手方向Ｎの幅Jを有する第１の部分５１ａと、基板１の外周領域に位置し、第１の部分５１ａより大きい幅Ｉを有する第２の部分５２ａとからなる。それ故、基板１の端部側においてもインナーリード１１を第２の出力取出部５ａの上に配置させ易くなる。幅Ｉは幅Jよりも、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下に大きく設計される。なお、第１の部分５１ａは基板１の中央部よりに位置し、第２の部分５２ａは第１の部分５１ａよりも基板１の外周側よりに位置していればよく、例えば、第２の部分５２ａは、基板１の外周囲に接する場所に存在しなくともよい。また、基板端部側の第２の出力取出部５ａの幅を大きくした領域における第１の開口７ａの幅も中央部に位置する第１の開口７ａの幅より大きくしても構わない。さらに、基板端部側における第２の出力取出部５ａとインナーリード１１との接着領域の長さＫは、複数の第１の開口７ａの間隔Ｅよりも大きい方が好ましい。この場合、インナーリード１１の先端部における第２の出力取出部５ａとインナーリード１１との接着強度を高めることができ、インナーリード１１の先端部の剥がれを低減することによって、先端部の剥がれが進展してインナーリード１１の全体が第２の出力取出部５ａから剥がれ難くできる。接着領域の長さＫは２ｍｍ以上５ｍｍ以下に設計される。
また、図１２に示されるように、第２の出力取出部５ａは、基板１の外周側に第１の開口７ａより小さい第４の開口７ｄを有することが好ましく、本実施形態では、第２の出力取出部５ａの基板端部側に連続した２つの第４の開口７ｄを有している。これにより、接触式または非接触式の厚み計測機を用いて一方の第４の開口７ｄから他方の第４の開口７ｄにスキャンすることによって、２つの第４の開口７ｄの間にある電極の厚みを測定することができ、第２の出力取出部５ａの基板端部側の厚み管理を行うことができる。スクリーン印刷を用いて電極を形成した際には、第２の出力取出部５ａの中央部に比べ基板端部側において電極の厚みがばらつくことがある。そのため印刷後または焼成後、即座に厚みを測定し、電極の基板端部の厚みが規定範囲外となれば直ぐに工程の調整を行うことができる。第４の開口７ｄの大きさは０．５〜１．５ｍｍ程度であればよく、その間隔は０．５〜３ｍｍ程度であればよい。
また、インナーリード１１は半田を介して第１の出力取出部４ａ又は第２の出力取出部５ａに接続されるとともに、半田が鉛を含まない鉛フリー半田であることが好ましく、環境に優しく、また、鉛フリー半田を使用しても本実施形態の発明の構造にすることによって、基板１のごく薄い表層部分が欠けるといった問題を低減できる。用いられる鉛フリー半田としては、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｓｂ系を用いることができる。
なお、上記実施形態では、基板１の第１の出力取出部４ａとその隣の基板１の第２の出力取出部５ａとを一つのインナーリード１１で接続する例で説明したが、必ずしもその必要はない。例えば、図１３に示すように、基板１の第１の出力取出部４ａに対してはその長手方向に沿って第１のインナーリード１１１Ａが接続され、基板１の第２の出力取出部５ａに対してはその長手方向に沿って第２のインナーリード１１１Ｂが接続され、隣設する基板１間で、第１のインナーリード１１１Ａの外方延出端部と第２のインナーリード１１１Ｂの外方延出端部とが半田付け等で接続された構成であってもよい。
この場合でも、各インナーリード１１１Ａ，１１１Ｂを半田付け等で接続する場合における熱的影響を第１の開口７ａの領域で緩和し、上記と同様の効果を得ることができる。
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。
第２実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。
図１４は第２実施形態に係る太陽電池モジュールの第２の面（裏面）側部分を示す概略図であり、図１５は図１４の部分拡大図である。図１５では図１４において示される複数の第２の出力取出部２０５ａのうちの一つの長手方向略半分部分を示している。
なお、本第２実施形態の説明においては、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
この太陽電池モジュールは、基板１における第２の面に、上記第２の電極５に対応する第２の電極２０５を有している。
第２の電極２０５は、上記第２の出力取出部５ａに対応する第２の出力取出部２０５ａと、上記第２の集電部５ｂに対応する第２の集電部２０５ｂとを有している。
第２の集電部２０５ｂは、基板１の裏面略全体を覆うように面状に広がって形成されており、第２の出力取出部２０５ａは直線状に延びるように形成されている。
第２の集電部２０５ｂのうち第２の出力取出部２０５ａが形成される部分には、第２の開口２０７ｂが略直線状に形成されている。但し、第２の出力取出部２０５ａの幅は、第２の開口２０７ｂの幅よりも大きい。従って、第２の出力取出部２０５ａは、第２の開口２０７ｂ内で基板１に接しており、第２の開口２０７ｂの両側部で第２の集電部２０５ｂに接している。
また、第２の開口２０７ｂは、その長手方向における基板１の中間部で分断しており、その部分には第２の集電部２０５ｂが形成されている。この第２の集電部２０５ｂの部分は、後述する第３の開口２０７ｃを介して基板１の裏面に露出している。
また、第２の開口２０７ｂのうち基板１の外周側よりの部分２０７ｂ２の幅Ｗ２は、第２の開口２０７ｂのうち基板１の略中央側よりの部分２０７ｂ１の幅Ｗ１よりも大きくなるように形成されている。これにより、第２の出力取出部２０５ａの端部で、クラックの発生を低減することができる。すなわち、第２の出力取出部２０５ａの端部近傍は外側に開放されている（換言すると、インナーリードの中央部の領域は、当該領域の両サイドでインナーリードの熱収縮の力がかかるため、インナーリードに対し均一に収縮力がかかりやすいが、インナーリードの端部近傍の領域は、当該領域の片側のみにしかインナーリードの熱収縮がかからない）ため、第２の出力取出部２０５ａに対して半田付け作業等を行う場合に、熱収縮度合の不均質性が生じ易く、クラックが発生し易い。そこで、第２の集電部２０５ｂの第２の開口２０７ｂの部分２０７ｂ２を幅広にすることで、第２の出力取出部２０５ａの端部近傍で、第２の出力取出部２０５ａと第２の集電部２０５ｂとの重なり領域を小さくして、第２の出力取出部２０５ａと第２の集電部２０５ｂとの熱応力の影響が基板１に作用し難いようにし、もって、クラックの発生をより低減するようにしている。
もっとも、第２の開口２０７ｂの部分２０７ｂ１，２０７ｂ２の幅Ｗ１，Ｗ２は、基板１の表側の第１の電極である第１の出力取出部２０４ａの幅Ｗ１０よりも大きい。これにより、平面透視において第１の出力取出部２０４ａの両側縁部直下において、第２の集電部２０５ｂが配置されず、第２の集電部２０５ｂに起因する熱収縮の影響をより低減することができる。また、第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２が無い部分で、第２の出力取出部２０５ａと基板１との接触面積を大きくすることができ、第２の出力取出部２０５ａの電極強度を保つことができる。
また、第２の出力取出部２０５ａは、その長手方向略全体において、その短手方向の幅が略同じである略線状に形成されている。また、第２の出力取出部２０５ａは、上記第１の開口７ａに対応する第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２を有している。第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２は、第２の出力取出部２０５ａの長手方向に沿って間隔をあけて複数設けられている。各第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２は、上記第１の開口７ａと同様に、第１の出力取出部２０４ａの幅Ｗ１０より大きい幅Ｗ３，Ｗ４を有している。従って、第２の電極２０５の熱応力に起因する基板１のクラック発生が低減されている。
また、第２の出力取出部２０５ａの長手方向の各部分において、第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２の幅Ｗ３，Ｗ４は、第２の開口２０７ｂの幅Ｗ１，Ｗ２よりも大きい。ここでは、第２の出力取出部２０５ａの長手方向略中間部において、第１の開口２０７ａ１の幅Ｗ３は、第２の開口２０７ｂの長手方向中間部分２０７ｂ１の幅Ｗ１よりも大きく、第２の出力取出部２０５ａの端部において、第１の開口２０７ａ２の幅Ｗ４は、第２の開口２０７ｂの長手方向端部部分２０７ｂ２の幅Ｗ２よりも大きい。つまり、Ｗ３又はＷ４（第１の開口の幅）＞Ｗ１又はＷ２（第２の開口の幅）＞Ｗ１０（第１の出力取出部２０４ａの幅）の関係が成立していることが好ましい。これにより、第２の集電部２０５ｂと第２の出力取出部２０５ａとの重なり部分を、第１の出力取出部２０４ａの両側縁部の外方に配設することができ、第２の集電部２０５ｂ及び第２の出力取出部２０５ａの熱収縮の影響が、第１の出力取出部２０４ａ近傍部分に作用し難くなる。また、さらに、第２の出力取出部２０５ａとインナーリードとの接続部分をも第１の出力取出部２０４ａの両側縁部の外方に配設することができるので、その接続作業による熱的影響も第１の出力取出部２０４ａ近傍部分に作用し難くなる。これにより、基板１のクラック発生、特に、第１の出力取出部２０４ａ近傍部分でのクラック発生をより低減できる。
また、上記第１実施形態と同様に、第２の出力取出部２０５ａの長手方向において、上記第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２の長さＬ１は、第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２間の長さＬ２よりも大きく設定されている。これにより、第２の集電部２０５ｂに起因して基板１に作用する応力が分散され、基板１のクラック発生がより有効に低減される。
また、第２の出力取出部２０５ａの長手方向において、基板１の外周側よりにある少なくとも一つ（ここでは２つ）の第１の開口２０７ａ２の幅Ｗ４は、基板１の中央側よりにある少なくとも一つ（ここでは多数）の第１の開口２０７ａ１の幅Ｗ３よりも大きい。これにより、インナーリードが第１の開口２０７ａ２の両側部で第２の出力取出部２０５ａに接続される可能性を低減させて、基板１に作用する熱応力の影響を低減させることができる。すなわち、インナーリードを第２の出力取出部２０５ａに半田付けする際に、半田付けによる熱応力の影響を基板１に作用し難いようにするという観点からは、第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２部分ではインナーリードを第２の出力取出部２０５ａに接続しない方が好ましいといえる。しかしながら、インナーリードの設置精度の都合等からして、第２の出力取出部２０５ａの端部において、第２の出力取出部２０５ａの短手方向におけるインナーリードの位置ずれが大きくなってしまう傾向にある。そこで、第１の開口２０７ａ２を幅広に形成することで、上記のようにインナーリードがずれて配設されてしまった場合でも、インナーリードを第１の開口２０７ａ２内に収めることができる。つまり、インナーリードが第１の開口２０７ａ２の両側部で第２の出力取出部２０５ａに接続される可能性を低減させることができる。これにより、基板１に作用する熱応力の影響を低減させることができる。
また、仮に、インナーリードが第１の開口２０７ａ２の両側部で第２の出力取出部２０５ａに接続されたとしても、その一方側の側部だけが接続された状態にすることができる。これにより、インナーリードが第１の開口２０７ａ２の両側部で第２の出力取出部２０５ａに接続された場合と比較して、基板１に作用する熱応力の影響を低減させることができる。
また、第２の出力取出部２０５ａの長手方向中間部には、上記第３の開口７ｃと同様に、第２の集電部２０５ｂを露出させる第３の開口２０７ｃを有している。これにより、図１０を参照して説明したのと同様に、集電効率を高めるとともに第２の電極２０５全体の抵抗損失を抑えて、電気特性の低下を低減できる。
また、第２の出力取出部２０５ａのうち基板１の周縁部近傍の先端部は、その先端側に向けて内向き傾斜する傾斜辺２０５ａ１に形成されている。これにより、第２の出力取出部２０５ａの先端部での剥がれが低減されるようになっている。
また、第２の出力取出部２０５ａは、基板１の外周側、ここでは、第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２よりも基板１の外周側の部分に、第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２よりも小さい第４の開口２０７ｄを有している。この第４の開口２０７ｄは、図１２を参照して説明した第４の開口７ｄと同様に、第２の出力取出部２０５ａの基板端部側の厚み管理等に供される。
また、第２の出力取出部２０５ａの両側部には、第１実施形態における第３の出力取出部５ｃに対応する第３の出力取出部２０５ｃ１，２０５ｃ２が接続されている。第３の出力取出部２０５ｃ１，２０５ｃ２は、第１の実施形態の第３の出力取出部５ｃと同様に、第２の出力取出部２０５ａの側面と第１の開口２０７ａ１とに挟まれた部位よりも小さい幅を有している。なお、第３の出力取出部２０５ｃ１，２０５ｃ２は、少なくとも一つの第１の開口２０７ａ１において、当該第１の開口２０７ａ１と第２の出力取出部２０５ａの側面とで挟まれた部位よりも小さい幅を有していればよく、全ての第１の開口２０７ａ１，２０７ａ２において、同様の関係を有している必要はない。例えば、第３の出力取出部２０５ｃ１は、端部側の第１の開口２０７ａ２と第２の出力取出部２０５ａの側面とで挟まれた部位よりも大きい幅を有していてもよい。
また、第２の出力取出部２０５ａの両側部のそれぞれに設けられた複数の第３の出力取出部２０５ｃ１，２０５ｃ２のうち、第２の出力取出部２０５ａの長手方向端部（つまり、基板１の周縁部近傍）に設けられた第３の出力取出部２０５ｃ２の幅Ｗ６は、第２の出力取出部２０５ａの長手方向中間部（つまり、基板１の略中間部）に設けられた第３の出力取出部２０５ｃ１の幅Ｗ５よりも小さい。結果的に、ここでは、第３の出力取出部２０５ｃ２間の開口形状は、第３の出力取出部２０５ｃ１間の開口形状よりも大きくなっているが、これらの開口形状は略同じであってもよい。
かかる構成により、第２の出力取出部２０５ａの端部で、熱応力の影響を低減し、第３の出力取出部２０５ｃ２の剥がれ及び基板１のクラック発生等を低減することができる。すなわち、第２の出力取出部２０５ａの端部近傍は外側に開放されているため、第２の出力取出部２０５ａに対して半田付け作業等を行う場合に、熱収縮度合の不均質性が生じ易い。そこで、第２の出力取出部２０５ａの端部近傍で、第３の出力取出部２０５ｃ２と第２の集電部２０５ｂとの接触面積をなるべく小さくすることで、第３の出力取出部２０５ｃ２による熱応力が基板１側に及び難くすることができ、第３の出力取出部２０５ｃ２の剥がれ及び基板１のクラック発生をより低減できる。
＜その他の変形例＞
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来る。
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来る。
例えば、表面にＡｇペーストを塗布し、裏面にＡｌペーストとＡｇペーストを塗布して、第１の電極４および第２の電極５（第２の出力取出部５ａ、第２の集電部５ｂ）を形成する際に、同時に焼成してもよいし、焼成工程を別々に行っても構わない。また、電極の形成順序も特に限定されない。また、第２の集電部５ｂを形成した後にＡｇペーストを塗布して第２の出力取出部５ａを形成した形状を例にとって説明したが、その逆であっても構わない。
さらに、導電性ペーストを塗布した後の乾燥は、次の導電性ペーストを塗布するときに印刷機の作業テーブルやスクリーンに前の導電性ペーストが付着するといった問題がなければ省略しても構わない。
また、上記第１実施形態で説明した事項と第２実施形態で説明した事項、さらに、変形例として説明した事項とは、相互に反しない限り、適宜組合わせることができる。
Claims (13)
- 光を受光する第１の面と前記第１の面の裏側に配置された第２の面とを有する基板と、
前記基板の第１の面上に設けられた第１の電極と、
前記基板の第２の面上に、前記第１の電極の直下に第１の開口を有する第２の電極とを備え、
平面透視で、前記第１の開口内に前記第１の電極の周縁の一部が配置されており、
前記第１の電極は、線状の第１の出力取出部を含み、
前記第２の電極は、前記第１の出力取出部の裏側に設けられ、前記第１の出力取出部と一部が重畳する線状の第２の出力取出部を含み、
前記第２出力取出部は、その長手方向に沿って、線状に形成された第２のインナーリードが接続されたものであり、
前記第２の出力取出部は、前記第１の開口を有しており、
線状に形成され、前記第１の出力取出部にその長手方向に沿って接続された第１のインナーリードをさらに備える太陽電池モジュール。 - 請求項１記載の太陽電池モジュールであって、
前記第１の開口は、前記第１の出力取出部の短手方向において前記第１の出力取出部の幅よりも大きい幅を有する、太陽電池モジュール。 - 請求項１記載の太陽電池モジュールであって、
前記第１のインナーリードは、前記第１の出力取出部の短手方向において前記第１の出力取出部の幅より小さい幅を有する、太陽電池モジュール。 - 請求項１記載の太陽電池モジュールであって、
前記第１の開口は、前記第２の出力取出部の長手方向に沿って間隔をあけて複数設けられ、
前記第２の出力取出部の長手方向における前記複数の第１の開口の長さは、前記複数の第１の開口間の間隔よりも長い、太陽電池モジュール。 - 請求項１記載の太陽電池モジュールであって、
前記第２の出力取出部の側面と前記第１の開口との間の長さは、前記第２の出力取出部の短手方向における前記第１の開口の幅よりも小さい、太陽電池モジュール。 - 請求項１記載の太陽電池モジュールであって、
前記第２の電極は、前記第２の出力取出部の側面と前記第１の開口との間の長さよりも小さい幅を有し、且つ前記第２の出力取出部に接続された第３の出力取出部を有する、太陽電池モジュール。 - 請求項１記載の太陽電池モジュールであって、
前記第２の出力取出部は、第１の部分と、該第１の部分よりも前記基板の外周側に位置し、前記第１の部分よりも大きい幅を有する第２の部分とを有する、太陽電池モジュール。 - 請求項２記載の太陽電池モジュールであって、
前記第２の電極は、前記第１の出力取出部の裏側に形成された第２の開口を有する集電部を有し、
前記第２の開口の幅は、前記第１の出力取出部の幅よりも大きい、太陽電池モジュール。 - 請求項８記載の太陽電池モジュールであって、
前記第１の出力取出部の短手方向において、前記第１の開口の幅は、前記第２の開口の幅よりも大きい、太陽電池モジュール。 - 請求項８記載の太陽電池モジュールであって、
前記第２の出力取出部は、その長手方向中央領域に、前記第２の開口より幅が広い第３の開口を有する、太陽電池モジュール。 - 請求項１記載の太陽電池モジュールであって、
前記第２の出力取出部は、前記基板の外周側に前記第１の開口より幅が小さい第４の開口を有する、太陽電池モジュール。 - 請求項１記載の太陽電池モジュールであって、
前記第１のインナーリードは、前記第１の出力取出部又は前記第２の出力取出部に、鉛フリー半田により接続されている太陽電池モジュール。 - 請求項１記載の太陽電池モジュールであって、
前記基板の前記第１の面と前記第１の電極との間に、結晶質シリコン膜をさらに有する太陽電池モジュール。
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