JP5384004B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、隣接する太陽電池の表面上に形成された接続用電極を配線材によって接続することにより互いに接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールに関する。

太陽電池は、クリーンで無尽蔵のエネルギー源である太陽からの光を直接電気に変換できることから、新しいエネルギー源として期待されている。

このような太陽電池を家屋或いはビル等の電源として用いるにあたっては、太陽電池１枚あたりの出力が数Ｗと小さいことから、通常複数の太陽電池を電気的に直列或いは並列に接続することで、出力を数１００Ｗにまで高めた太陽電池モジュールとして使用する。図１７及び図１８に、従来の太陽電池モジュールの一部分を示す。図１８は、図１７のＧ−Ｇ’線における断面の、配線材１４１近傍の一部分を拡大して示す拡大断面図である。

図１７に示すように、複数の太陽電池１０１は、互いに導電性の配線材１４１により、配線材１４１の幅と略同等若しくはそれ以上の幅に印刷形成されたバスバー電極１２１に半田付けによって電気的に接続される。なお、太陽電池１０１の主面上には、太陽電池１０１によって生成される光生成キャリアを収集する複数本の細線電極１１１が形成される。バスバー電極１２１は、細線電極１１１から光生成キャリアを収集する。バスバー電極１２１は、上述の通り、配線材１４１を電気的に接続するための接続用電極である。

ここで、配線材１４１は、図１８に示すように、銅等の金属からなる芯材１４２と、芯材１４２の外周を囲む導電層１４３とによって構成される。導電層１４３は、例えば、芯材１４２の表面に半田メッキすることにより形成される。また、太陽電池１０１は、ガラス、透光性プラスチックのような透光性を有する表面部材と、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの樹脂フィルムや鋼板或いはガラス板等からなる裏面部材との間に、ＥＶＡ等の透光性を有する充填材により封止されている。そして、図１７に示すように、隣接する太陽電池それぞれは、一方の太陽電池の受光面側に設けられたバスバー電極１２１と、他方の太陽電池の裏面電極とが配線材１４１により接続されることで、互いに電気的に接続される（例えば、特許文献１参照）。

ところで、太陽電池の低コスト化、低資源化のためには、太陽電池を薄型化することが求められている。太陽電池を薄くすると、太陽電池上のバスバー電極１２１に半田付けにより配線材１４１を接続する際に、配線材１４１と、シリコン基板を含む太陽電池との線膨張係数が大きく異なるために、半田付け作業で加えられる加熱によって素材それぞれの膨張、収縮することにより、反り応力が発生して太陽電池の割れや電極の剥がれなどが発生する。特に、太陽電池の厚さが薄くなるに従い、この問題は顕著になり、太陽電池の割れ等により製造歩留まりが低下してしまう。このため、従来は、太陽電池の厚みを薄くすることが困難であった。

また、配線材１４１の厚みを大きくすることで、配線材１４１とバスバー電極１２１との接触抵抗を低減して太陽電池モジュールの出力を高くしようとする場合にも、同様に物性面での不具合が生じやすくなるという問題があった。

そこで本願出願人は、樹脂接着剤を用いて太陽電池上に配線材を接続する方法を出願している（特願２００６−２２９２０９）。図１９乃至図２１は、この方法を用いて配線材を接続した太陽電池モジュールの一部分を示している。図２０は、図１９のＨ−Ｈ’線における断面の、配線材２４１近傍の一部分を拡大して示す拡大断面図である。図２１は、図１９のＩ−Ｉ’線における断面の一部を示す拡大断面図である。

複数の太陽電池２０１は、図１９に示すように、主面上に形成される複数本の細線電極２１１を有している。また、配線材２４１は、図２０に示すように、銅等の金属からなる芯材２４２と、芯材２４２の外周を囲む導電層２４３とによって構成される。導電層２４３は、例えば、芯材２４２に半田メッキすることにより形成される。そして、図２１に示すように、配線材２４１は、樹脂接着剤２３１によって太陽電池２０１の主面に接続されている。また、図２１に示すように、細線電極２１１の先端を導電層２４３中に埋設することによって、配線材２４１と細線電極２１１とが電気的に接続されている。従って、細線電極２１１は、上述の通り、配線材２４１を電気的に接続するための接続用電極である。

また、太陽電池２０１は、ガラスや透光性プラスチック等の透光性を有する表面部材と、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの樹脂フィルムや樹脂フィルムと金属フィルムとの積層フィルム、或いは鋼板やステンレス板等からなる裏面部材との間にＥＶＡ等の透光性を有する充填材により封止されている。

この方法では、配線材２４１の接続に樹脂接着剤を用いるので、半田による接続に比べ、接着時の温度を低減することができる。このため、前述の熱膨張に起因する影響を低減できるので、太陽電池の厚みを従来に比べて薄くすることが可能となる。
特開２００２−３５９３８８号公報

しかしながら、配線材２４１を樹脂接着剤により太陽電池２０１の主面に接続する方法では、細線電極２１１の先端を導電層２４３に埋設するために、配線材２４１を太陽電池２０１方向に加圧する必要がある。このとき、加圧の圧力が強すぎると細線電極２１１の先端が、図２０及び図２１に示すように、芯材２４２と接してしまう。そのため、加圧の圧力が細線電極２１１を通して直接太陽電池２０１の表面に伝わる結果、太陽電池２０１にクラックや欠けが生じるおそれがある。このため従来は、加圧する際の圧力の最適範囲が狭くなり、生産性を大きく向上させることができなかった。

そこで本発明は、生産性を向上でき、太陽電池の厚みを小さくできる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る太陽電池モジュールは、受光面側に配設された受光面部材と、反受光面側に配設された前記裏面部材と、前記受光面部材と裏面部材との間に配設され、配線材によって互いに電気的に接続された複数の太陽電池と、前記受光面部材及び裏面部材の間に配設され、前記複数の太陽電池を埋設する封止材と、を備え、前記太陽電池は、前記配線材によって接続される一主面に配設された接続用電極を有し、前記配線材は、前記接続用電極との電気的接続のための導電層を表面に有し、前記接続用電極の前記配線材との接続部分の厚みは、前記導電層の厚みより小であることを要旨とする。

本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、配線材は、接続用電極との電気的接続のための導電層を表面に有し、接続用電極の配線材との接続部分の厚みは導電層の厚みより小さい。これにより、圧力を加えて配線材と太陽電池の一主面とを接着する際に、太陽電池のうち接続用電極が形成された部分にかかる圧力を緩和することができる。従って、太陽電池を薄くした場合でも、太陽電池の割れを抑制することができる。また、太陽電池の機械的強度が向上することで、製造時における歩留まりの低下を改善することができ、生産性を向上することができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、導電層が、接続用電極よりも軟らかい導電性材料で形成されていることを要旨とする。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池の一主面からの前記接続用電極の厚みが、前記導電層の厚みよりも小であることを要旨とする。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、接続用電極が、前記配線材と交差する複数本の細線電極であることを要旨とする。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、細線電極が、配線材との接続部分よりも接続部分でない箇所の方が受光面からの厚みが高いことを要旨とする。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、細線電極が、配線材との接続部分の幅が接続部分でない箇所の幅よりも広いことを要旨とする。

本発明に係る太陽電池モジュールは、細線電極が、配線材との接続部分において、複数本に分岐されており、接続部分における該細線電極の断面積の合計が、接続部分でない箇所の断面積と同一若しくはそれ以上であることを要旨とする。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、接続用電極が形成される太陽電池の一主面上に、該接続用電極の幅と略同幅を有する溝部が形成されていることを要旨とする。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、導電層と太陽電池の一主面との間に、配線材と一主面とを接着するための接着層を有することを要旨とする。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、接着層は、微粒子を含む樹脂材料であることを要旨とする。

本発明によれば、生産性を向上でき、太陽電池の厚みを小さくできる太陽電池モジュールを提供することができる。

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。但し、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。したがって、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。また、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。

また、以下の説明では、細線電極又はバスバー電極を「接続用電極」の一例として説明する。

［第１実施形態］
（太陽電池モジュール）
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールについて、図１〜図４を参照して説明する。本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールは、いわゆるバスバーレス構造の太陽電池を含む。従って、本実施形態における接続用電極は、細線電極である。

図１は、太陽電池モジュール中における太陽電池１の平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’断面を示し、図３は、図１の配線材４１が太陽電池１と接続される領域（接続領域ＳＴという）を拡大して示したものであり、図４は、Ａ−Ａ’断面の接続領域ＳＴ（受光面側のみ）を拡大したものである。

本実施形態に係る太陽電池１は、例えば、厚み０．１〜０．２ｍｍ程度の単結晶シリコンウェハや多結晶シリコンウェハ等の結晶系半導体ウェハからなり、１辺が例えば１２５ｍｍの略正方形状を有する。この太陽電池１内には、ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域とがあり、ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域との界面部分で半導体接合部が形成されている。ｎ型及びｐ型半導体領域は、結晶系半導体から構成しても良いし、非晶質半導体から構成しても良い。この他に単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ結合界面の特性を改善した構造、いわゆるＨＩＴ構造を有する太陽電池であってもよい。

太陽電池１の受光面側表面（以下において、「受光面」という。）には、受光面電極が形成される。この受光面電極は、バスバー電極を含まず、互いに並行に形成された複数本の細線電極１１のみからなる。細線電極１１は、例えば、電極幅５０〜１５０μｍ、ピッチ１ｍｍ、電極厚み１０〜５０μｍを有し、太陽電池１の受光面略全域に亘って例えば５０本程度形成される。このような受光面電極は、例えば、銀ペーストをスクリーン印刷して百数十度の温度で硬化することによって形成できる。

また、太陽電池１の受光面の反対側に設けられる裏面側表面（以下において、「裏面」という。）にも同様に裏面電極が設けられている。この裏面電極も、互いに並行に形成された複数本の細線電極（不図示）からなる。裏面に設けられる細線電極は、例えば、電極幅５０〜１５０μｍ、ピッチ２ｍｍ、電極厚み１０〜５０μｍを有し、太陽電池１の裏面略全域に亘って例えば１００本程度形成される。このような裏面電極は、例えば、銀ペーストをスクリーン印刷して百数十度の温度で硬化することによって形成できる。ここで、太陽電池１の裏面には、バスバー電極があってもよい。バスバー電極は、例えば、幅３００μｍ、厚み３０μｍで形成することができる。なお、本実施形態において、太陽電池１の受光面と裏面とは、それぞれ、太陽電池１の主面である。

また、太陽電池１の裏面では、受光面積の減少を考慮しなくてもよいことから、受光面電極よりも多くの細線電極を形成することができる。細線電極の本数を増やすことにより、裏面側での抵抗損失を低減することができる。

受光面側及び裏面側の細線電極には、接続領域ＳＴ（図３に示す点線内）において、配線材４１が圧着される。細線電極１１のうち配線材４１が接続される接続部分１１ａは、図３に示すように、接続領域ＳＴ内に位置する。接続部分１１ａは、図４に示すように、細線電極１１のうち導電層４３にめり込んだ部分である。接続部分１１ａの厚みαは、導電層４３の厚みβより小さい。

接着層３１としては、樹脂接着剤を用いることができる。接着層３１として、例えば、エポキシ樹脂を主成分とし、１８０℃の加熱で急速に架橋が促進され、１５秒程度で硬化が完了するような架橋促進剤を配合したものを用いることができる。この接着層３１の厚みは、０．０１〜０．０５ｍｍであり、幅は入射光の遮蔽を考慮して、配線材４１と同等若しくは導電体厚より小であることが好ましい。本実施形態では、接着層３１として、幅１．５ｍｍ、厚み０．０２ｍｍの帯状フィルムシートに成形された樹脂接着剤を用いる。

また、配線材４１は、銅等の金属からなる芯材４２と、芯材４２の外周を囲む導電層４３とによって構成される。導電層４３は、例えば、芯材４２の表面に錫メッキすることにより形成される。配線材４１は、例えば、幅１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、厚み０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの板状に形成される。なお、本実施形態では、配線材４１をコートしている導電層４３の材料として錫を用いたが、細線電極１１より軟らかい導電性材料で、かつ接着層３１が硬化する温度において細線電極１１がめり込むことができる程度に軟化する材料を用いることが望ましい。導電層４３としては、錫に限らず、融点を引き下げた共晶半田を含めて、軟らかい導電性金属を使用することができる。

また、接着層３１を樹脂接着剤としたときには、微粒子を含有させると、太陽電池モジュールの機械的強度を向上させることができる。ここで、微粒子は、２〜３０μｍの粒径を有しており、平均粒径１０μｍ程度の大きさを有することが好ましい。微粒子は、導電性であっても良く、絶縁性であっても良いが、導電性のものを用いる場合には、ニッケル、金コート付ニッケル、或いは、プラスチックに導電性金属をコートしたもの（例えば、金をコートしたプラスチック）を単体又は混合して用いることができる。これら微粒子を混合することにより、樹脂本来の接着力を損なうことなく、太陽電池の応力耐性を高めることができる。樹脂中に混入させた異種微粒子は、例えば、セメントに骨材、鉄材を加えることで圧縮、伸縮等の耐性を高めることが可能であることと、同様の効果を得ることができ、太陽電池モジュールの長期信頼性を更に高めることができる。

太陽電池１の不具合が緩和されることを確認するために、太陽電池１の主面からの細線電極１１の厚みを変えた太陽電池モジュールを作製し、歩留まりを評価した。

実施例の太陽電池は、ウェハ厚１００μｍ、受光面電極（細線電極１１）及び裏面電極の幅１００μｍ、電極間ピッチを２ｍｍとし、太陽電池の主面からの細線電極１１の厚みを３０μｍ（実施例１）、２０μｍ（実施例２）、１５μｍ（実施例３）に変えてそれぞれ作製した。また、配線材４１は、導電層４３をコートしたときの幅が２．０ｍｍであり、芯材４２の厚み１５０μｍ、その周囲に形成された導電層４３（ＳｎＡｇＣｕメッキ）の厚みを２５μｍとした。

また、比較例１の太陽電池として、図１９乃至図２１に示す太陽電池を作成した。比較例１の太陽電池２０１は、ウェハ厚１００μｍ、受光面電極（細線電極２１１）及び裏面電極の幅１００μｍ、電極間ピッチ２ｍｍ、電極厚み４０μｍで作製した。また、配線材２４１は、実施例と同様に、導電層２４３をコートしたときの幅が２．０ｍｍであり、芯材２４２の厚み１５０μｍ、その周囲に形成された導電層２４３（ＳｎＡｇＣｕメッキ）の厚みを２５μｍとした。

圧着条件は、実施例１〜３、比較例１ともに、１８０℃に加熱した熱板で２Ｍｐａの圧力で２０秒間圧着した。圧着後の実施例１〜３の太陽電池１について、接続領域ＳＴの断面図を図４に、また、比較例１の太陽電池２０１の断面図を図２１に示す。

歩留まりの算出は、実施例１〜３及び比較例１のサンプルに対して、それぞれ１０００枚の太陽電池を作製し、「ＥＬ発光強度分布」により評価した。太陽電池に２Ａの電流を流すと、１０００ｎｍ近傍の赤外光の発光が観察される。この不可視な発光を捉えることのできる撮像装置と映像化するソフトウェアで構成されるＥＬ発光測定装置を用いて、配線材を圧着した太陽電池を観測する。圧着時に発生したクラック部は、発光しないため、視認不可能なクラックが検出される。１枚の太陽電池に１カ所でもクラックが発見された場合、ＮＧとして歩留まりを算出した。また、変換効率を測定した。結果を表１に示す。なお、同表中の変換効率は、良品とされたものの平均値である。

今回の圧着条件において、比較例１では、図２１に示すように、細線電極２１１は芯材２４２に接触する。そのため、細線電極２１１下における太陽電池２０１への応力が集中し、太陽電池２０１の割れが引き起こされた。このような比較例１の歩留まりは、８０％であった。

一方、今回の圧着条件において、実施例１〜３の太陽電池モジュールでは、図４に示すように、細線電極１１（接続部分１１ａ）は芯材４２に接触しない。そのため、太陽電池１の割れを減少させることができた。また、実施例１〜３の太陽電池モジュールは、発電効率の低下を１．１％以下に抑えつつ、歩留まりを向上することができた。

また、実施例２，３のサンプルでは、実施例１のサンプルよりも高い歩留まりを得ることができた。これは、細線電極の太陽電池の主面からの厚み（実施例２では２０μｍ、実施例３では１０μｍ）が、芯材４２の周囲に形成された導電層４３の厚み（２５μｍ）よりも小さいため、配線材４１の圧着時の条件に関わりなく、細線電極１１と芯材４２とが直接接触することを抑制できるためである。

なお、本実施形態では、樹脂接着剤として、エポキシ樹脂を主成分としたものを用いると説明した。ただし、樹脂接着剤は、半田接合より低い温度、好ましくは２００℃以下の温度で接着できること、及び生産性を著しく阻害しないように２０秒程度で硬化が完了することが望ましい。例えば、硬化温度が低く、熱ストレスの軽減に寄与できるアクリル系樹脂、柔軟性の高いポリウレタン系などの熱硬化性樹脂接着剤の他に、ＥＶＡ樹脂系、合成ゴム系などの熱可塑性接着剤、低温での接合作業が可能となるエポキシ樹脂、アクリル樹脂、或いはウレタン樹脂を主剤にして硬化剤を混ぜ合わせて接着する２液反応系接着剤なども用いることができる。

（作用及び効果）
図４に示すように、実施例１〜３の太陽電池では、細線電極１１の配線材４１との接続部分１１ａの厚みαが、導電層４３の厚みβより小さい。換言すると、実施例１〜３の太陽電池では、接続部分１１ａの頂点と芯材４２の表面との間に導電層４３が介在している。

一方、比較例１の太陽電池は、図２１に示すように、細線電極２１１の配線材２４１との接続部分の厚みが、導電層２４３の厚みと等しい。換言すると、比較例１の太陽電池では、細線電極２１１の頂点と芯材２４２の表面とが接している。

このように、第１実施形態に係る太陽電池モジュールは、細線電極１１の配線材４１との接続部分１１ａの厚みαを導電層４３の厚みβより小としたことにより、細線電極１１が導電層４３の厚み以上にめり込んで芯材４２に接触することがない。したがって、導電層４３よりも硬質の芯材４２に細線電極１１が押し付けられることにより生じる太陽電池１への応力が緩和されるため、太陽電池の割れ等の不具合を抑制することができる。その結果として、太陽電池１の機械的強度が高められる。また、これにより、製造時における歩留まり低下を抑止することができる。なお、第１実施形態に係る実施例１〜３のサンプルは、比較例１のサンプルに比べて細線電極１１の断面積が実質的に低下していることになるが、出力特性に殆ど遜色はなく、歩留まりの低下を抑制する効果の方がより優位であるとみなせる。

また、比較例１のように細線電極２１１の頂点が芯材２４２の表面に接触した太陽電池は、接触部下における半導体層に微小なクラックが生じる可能性がある。このような微小なクラックが生じた太陽電池を長時間使用すると、時間経過に伴いクラックが拡大し、或いはクラックに水分が浸入することにより、太陽電池特性が低下するおそれがある。

また、一般的に、太陽電池２０１の膨張係数に比べると、芯材２４２の膨張係数は大きい。このため、昼夜の温度差、或いは季節間の温度差に伴う芯材２４２の膨張及び収縮の繰り返しにより、太陽電池２０１にストレスが加わる。このストレスは、細線電極２１１に直接伝わるとともに、半導体層にも伝わる。この結果、太陽電池２０１に微小なクラックなどの欠陥が生じるおそれがある。そのため、比較例１の太陽電池２０１にあっては、前述のように、長時間の使用に伴って太陽電池特性が低下し、太陽電池モジュールの出力が低下するおそれがある。

一方、実施例１〜３の太陽電池１では、細線電極１１の頂点と芯材４２の表面との間に導電層４３が介在している。このため、実施例１〜３の太陽電池１において製造時に微小なクラックが生じる可能性は、比較例１の太陽電池２０１に比べ低減されている。また、芯材４２の膨張及び収縮の繰り返しにより太陽電池１に加わるストレスは、導電層４３によって緩和される。この結果、実施例１〜３の太陽電池１では、長時間の使用に伴う太陽電池特性の低下を比較例１の太陽電池２０１に比べ抑制することができる。従って、実施例１〜３の太陽電池１によれば、長時間経過後も高い出力を維持できる太陽電池モジュールを提供することができる。

なお、細線電極１１の太陽電池の主面からの厚みを、導電層４３の厚みよりも小さくすることが好ましい。これにより、配線材４１の圧着条件に関わりなく、細線電極１１の配線材４１との接続部分１１ａの厚みαを、導電層４３の厚みβよりも小さくすることができる。換言すると、細線電極１１の頂点と芯材４２の表面との間に、導電層４３を介在させることができる。したがって、芯材４２が細線電極１１に押し付けられることによって生じる上述の不具合をより確実に抑制することができる。その結果、製造時における歩留りを効果的に向上させることができるとともに、長時間経過後においても高い出力を維持できる太陽電池モジュールを提供することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、上述した第１実施形態と第２実施形態との差異を主として説明する。

第２実施形態では、太陽電池１の主面から細線電極１１の頂点までの厚みを固定するとともに、導電層４３の厚みを大きくする。これによって、太陽電池１の主面から細線電極１１の頂点までの厚みが導電層４３の厚みより相対的に小さくする太陽電池モジュールの一例である。

太陽電池１の不具合が緩和されることを確認するために、第１実施形態と同一条件で、太陽電池１の主面から細線電極１１の頂点までの厚みを３０μｍで固定するとともに、導電層４３の厚みを２０μｍ（比較例２とする）、２５μｍ（実施例１）、３０μｍ（実施例４とする）、３５μｍ（実施例５とする）、４０μｍ（実施例６とする）と変えて太陽電池モジュールを作製した。このような各太陽電池モジュールの生産歩留まりを評価した。歩留まりは、第１実施形態と同様に「ＥＬ発光強度分布」により評価した。結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例４〜６において、歩留まりが９０％を超え、改善が認められた。これは、太陽電池１の主面から細線電極１１の頂点までの厚みを固定するとともに、導電層４３の厚みを厚くしたことにより、太陽電池１の主面から細線電極１１の頂点までの厚みが軟導電体の厚みより小となるようにしたため、導電層４３の層厚が細線電極１１の厚み（ここでは、３０μｍに固定）よりも大になったためである。

表２に示すように、実施例１、４〜６では、比較例２よりも歩留まりを向上させることができた。これは、今回の圧着条件では、図４に示したように、細線電極１１の配線材４１との接続部分１１ａの厚みαが導電層４３の厚みβより小であったため、細線電極１１が導電層４３の厚み以上にめり込んで芯材４２に接触しなかったことによる。

また、実施例５，６のサンプルでは、実施例１，４のサンプルよりも高い歩留まりを得ることができた。これは、実施例５，６のサンプルにおいて、細線電極の太陽電池の主面からの厚み（３０μｍ）が、芯材４２の周囲に形成された導電層４３の厚み（実施例５では３５μｍ、実施例６では４０μｍ）よりも小さいため、配線材４１の圧着時の条件に関わりなく、細線電極１１と芯材４２とが直接接触することを抑制できるためである。

（作用及び効果）
上述したように、第２実施形態に係る太陽電池モジュールは、太陽電池１の主面から細線電極１１の頂点までの厚みを固定とし、導電層４３の厚みを厚くすることで、主面から細線電極１１の頂点までの厚みが導電層４３の厚みより小となるようにした場合であっても、第１実施形態に係る太陽電池モジュールと同様の効果が得られる。すなわち、導電層４３よりも硬質の芯材４２に細線電極１１が押し付けられることにより生じる太陽電池１への応力を緩和することができ、太陽電池の割れ等の不具合を抑制することができる。その結果として、太陽電池１の機械的強度が高められる。また、これにより、製造時における歩留まり低下を抑止することができる。

また、実施例１，４〜６では、細線電極１１の頂点と芯材４２の表面との間に導電層４３が介在している。このため、実施例１，４〜６では、製造時に微小なクラックが生じる可能性は、比較例２の太陽電池に比べ低減されている。また、芯材４２の膨張及び収縮の繰り返しにより太陽電池１に加わるストレスは、導電層４３によって緩和される。この結果、実施例１，４〜６では、長時間の使用に伴う太陽電池特性の低下を比較例２に比べ抑制することができる。従って、実施例１，４〜６によれば、長時間経過後も高い出力を維持できる太陽電池モジュールを提供することができる。

なお、導電層４３の層厚が４０μｍを超えると、太陽電池１上に形成される際、平坦性が悪化するので、実施例６では、わずかながら歩留まりが低下したと考えられる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、上述した第１実施形態と第２実施形態との差異を主として説明する。なお、第３実施形態に係る太陽電池モジュールの平面外観は、第１又は第２実施形態の太陽電池モジュールと同様であるため、断面の位置関係を示すのに図１，図２を用いて説明する。

第３実施形態において、接続領域ＳＴにある細線電極１１には、溝部が形成されている。すなわち、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分は、他の部分よりも低く形成されている。換言すれば、細線電極１１のうち接続領域ＳＴ以外にある部分は、接続領域ＳＴにある部分よりも高く形成されている。圧着後の断面の様子を図５に示す。図５は、図１のＢ−Ｂ’断面（細線電極１１上での断面の様子）を示す。

細線電極１１は、例えば、１回目のスクリーン印刷で細線電極全体を塗布し、２回目以降は、接続領域ＳＴに相当する位置のみマスクされたスクリーンを用いて、１回目に塗布したのと同一の銀ペーストを印刷して厚みを適宜調整することによって形成できる。塗布完了後、百数十度の温度で硬化することにより形成できる。このように、接続領域ＳＴにある細線電極１１に溝部を形成する以外は、第１実施形態と同一条件にて太陽電池モジュールを作製した。

本実施形態では、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分の太陽電池１の主面からの厚みを１５μｍに固定するとともに、細線電極１１のうち接続領域ＳＴ以外にある部分の太陽電池１の主面からの厚みを、１５μｍ（実施例７）、２０μｍ（実施例８）、３０μｍ（実施例９）、４０μｍ（実施例１０）に変化させた。第１実施形態と同様にして変換効率を求めた結果を表３に示す。

表３に示すように、細線電極１１のうち接続領域ＳＴ以外にある部分を高くするに連れて、変換効率が高められることが判る。

（作用及び効果）
上述したように、第３実施形態に係る太陽電池モジュールでは、細線電極１１のうち接続領域ＳＴにある部分の太陽電池の主面からの厚みは、導電層４３よりも小さくされている。従って、細線電極１１のうち導電層４３にめり込む部分（接続部分）の厚みは、導電層４３の厚みよりも小さくされている。このため、細線電極１１の頂点が芯材４２に接触することがなく、導電層４３よりも硬質の芯材４２が細線電極１１に押し付けられることにより生じる太陽電池の割れ等の不具合を抑制することができる。

また、細線電極１１のうち接続領域ＳＴ以外にある部分の太陽電池１の主面からの厚みが、細線電極１１のうち接続領域ＳＴにある部分の太陽電池の主面からの厚みよりも大きくされている。このため、接続領域ＳＴ以外の領域、すなわち受光領域における細線電極の断面積を増加させ、抵抗を低減できるので、変換効率を向上させることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、上述した第１実施形態乃至第３実施形態との差異を主として説明する。

第４実施形態において、接続領域ＳＴにある細線電極には、溝部が形成される。また、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分の幅が、細線電極のうち接続領域ＳＴ以外にある部分の幅以上である。具体的には、第４実施形態に係る太陽電池モジュールでは、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分は、複数本の枝部に分岐する。そして、導電層４３との接続部分の単位長さ当たりの面積が、細線電極のうち接続領域ＳＴ以外にある部分の単位長さ当たりの面積より大きい。

細線電極は、例えば、１回目のスクリーン印刷で、後述するパターンの細線電極全体を塗布し、２回目以降は、接続領域ＳＴに相当する位置のみマスクされたスクリーンを用いて、１回目に塗布したのと同一の銀ペーストを印刷して厚みを適宜調整する。そして、塗布完了後、百数十度の温度で硬化させることにより形成できる。

本実施形態では、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分の太陽電池の主面からの厚みは、実施例１１〜１４において共通で１５μｍとし、細線電極のうち接続領域ＳＴ以外にある部分の太陽電池の主面からの厚みを４０μｍとする。また、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分の電極パターンを１本（実施例１１），２本（実施例１２），３本（実施例１３），５本（実施例１４）に変更して、それぞれ太陽電池モジュールを作製した。細線電極の電極幅は１００μｍ、導電層の層厚は２０μｍとした。

図６乃至図８を用いて、第４実施形態に係る太陽電池モジュールの細線電極のパターンを説明する。実施例１２における細線電極１３のパターンを図６に、実施例１３における細線電極１５のパターンを図７に、実施例１４における細線電極１７のパターンを図８に示す。また、各図において、（ａ）は、太陽電池モジュールの太陽電池上にスクリーン印刷された細線電極の平面図を示し、（ｂ）は、接続領域ＳＴ付近を拡大した図を示す。

実施例１２では、接続領域ＳＴにおいて２本の枝部１３ａ，１３ｂを形成した。実施例１３では、接続領域ＳＴにおいて３本の枝部１５ａ，１５ｂ，１５ｃを形成した。実施例１４では、接続領域ＳＴにおいて５本の枝部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅを形成した。細線電極１３，１５，１７は、各図に示すスケールで太陽電池１上に、スクリーン印刷により形成した。

上述のように、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分を複数本の枝部に分岐する以外は、第１実施形態と同一条件にて太陽電池モジュールを作製した。第１実施形態と同様にして変換効率を求めた結果を表４に示す。

表４に示すように、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分の本数を増やすことにより、接続領域ＳＴにおける細線電極の幅比率が本数倍になるので、単位長さ当たりの細線電極と導電層との接触面積が増加した分、変換効率が高められることが判る。

（作用及び効果）
上述したように、第４実施形態に係る太陽電池モジュールは、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分を他の部分よりも低くするとともに、複数本の枝部に分岐する。細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分における単位長さ当たりの面積の合計が、細線電極のうち接続領域ＳＴ以外にある部分の単位長さ当たりの面積以上になるように形成されている。

なお、本実施形態では、接続領域ＳＴにある部分の幅を接続領域ＳＴ以外にある部分の幅より大きくするために、接続領域ＳＴにおける細線電極の数を増やしたが、これに限らず、接続部分を１本とするとともに、その幅を大きくしてもよい。また、細線電極は、接続領域ＳＴとそれ以外の領域とで同じ厚みであってもよい。この場合にも、細線電極と配線材との間の抵抗を低減することができるので、変換効率を向上することができる。

このように、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分の幅を増やすことにより、単位長さ当たりの細線電極と導電層との接触面積が増加する。そのため、細線電極と配線材との間の抵抗を下げることができ、変換効率を向上することができる。

また、第４実施形態に係る太陽電池モジュールは、上記第１乃至第３実施形態と同様に、細線電極のうち接続領域ＳＴにある部分の太陽電池１の主面からの厚みが、導電層４３の厚みより小さい。そのため、細線電極が導電層４３の厚み以上にめり込んで芯材４２に接触することがない。従って、導電層４３よりも硬質の芯材４２に細線電極が押し付けられることにより生じる太陽電池の割れ等の不具合を抑制することができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。同図に示すように、本実施形態に係る太陽電池１ａ上には、細線電極１１とバスバー電極２０とが形成されている。本実施形態における接続用電極は、バスバー電極２０である。図１０は、細線電極１１及びバスバー電極２０の印刷パターンを示す。細線電極１１とバスバー電極２０とは交差する。具体的に、バスバー電極２０は、配線材４１が太陽電池１ａに接続される接続領域ＳＴにおいて、太陽電池１ａが配列される方向に沿って形成される。従って、バスバー電極２０上には、配線材４１が配置される。バスバー電極２０は、細線電極１１と同様の材料を用いて形成することができる。

図１１は、図９のＣ−Ｃ´断面を示す。図１２は、図１のＡ−Ａ´断面を示す。図１１に示すように、バスバー電極２０の太陽電池１ａの主面からの厚みは、細線電極１１の太陽電池１の主面からの厚みよりも小さい。具体的に、バスバー電極２０は、上記第３実施形態に記載した細線電極１１の溝部と同程度の厚みを有する。

また、バスバー電極２０の幅は、導電層４３の幅よりも小さい。従って、図１２に示すように、バスバー電極２０は、導電層４３にめり込むことにより、接続部分２０ａが形成される。

ここで、接続部分２０ａの厚みγは、導電層４３の厚みεより小さい。また、接続用電極（バスバー電極２０）の太陽電池１ａの主面からの厚みは、導電層４３の厚みよりも小さい。そのため、接続部分の頂点と芯材４２の表面との間には、導電層４３が介在している。

以下、細線電極１１とバスバー電極２０との形成方法の例について説明する。

まず、１回目のスクリーン印刷において、細線電極１１全体を塗布する。続いて、２回目のスクリーン印刷において、接続領域ＳＴ内において、バスバー電極２０を細線電極１１よりも小さい厚みで塗布する。バスバー電極２０は、太陽電池１ａの主面からの厚み１０〜５０μｍで形成することができる。その後、百数十度の温度でこれらを硬化させる。

このような手法により、バスバー電極２０の太陽電池１ａの主面からの厚みを１５μｍ、細線電極１１の太陽電池１の主面からの厚みを４０μｍとして実施例１５に係る太陽電池モジュールを１０枚作製した。また、上記実施例１０に係る太陽電池モジュールを１０枚作製した。なお、実施例１５においても、実施例１０と同様に、２５μｍ厚の導電層４２を有する配線材４１を用いた。

実施例１０及び実施例１５について、温度サイクル試験（ＪＩＳ Ｃ８９１７）を行い、試験前後での太陽電池モジュールの光電変換効率を比較した。温度サイクル試験では、ＪＩＳ規格に準拠して、高温（９０℃）から低温（−４０℃）に、又は低温から高温に温度を変化させることを１サイクルとして行った。なお、ＪＩＳ規格では２００サイクル行うことが規定されているが、今回の試験では６００サイクル行った。試験前後における光電変換効率を下表に示す。なお、光電変換効率は、１枚の太陽電池１の受光面積で換算した値である。

６００サイクル後において、実施例１０の光電変換効率は、５．０％低下した。一方、実施例１５の光電変換効率は、４．１％低下した。このように、実施例１５の光電変換効率の低下を抑制できたのは、バスバー電極２０が導電層４３にめり込むことにより接続用電極と配線材との接続部分の面積が増大し、機械的かつ電気的な接合が向上されたためである。

（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュールでは、導電層４３よりも厚みの小さいバスバー電極２０が、接続領域ＳＴに形成される。バスバー電極２０と配線材４１との接続部分２０ａの厚みγは、導電層４３の厚みεよりも小さい。そのため、バスバー電極２０と芯材４２との間には導電層４３が介在している。接続部分２０ａが導電層４３にめり込むことにより、バスバー電極２０と配線材４１とは機械的かつ電気的に接続される。

従って、配線材４１を圧着する際に、圧着による応力を導電層４３によって緩和することができる。また、バスバー電極２０は、接続領域ＳＴの長手方向に沿って形成される。そのため、バスバー電極２０略全体を接続用電極とすることができる。その結果、バスバー電極２０と配線材４１との機械的かつ電気的な接続を向上させることができる。

また、実施例１５では、バスバー電極２０の頂点と芯材４２の表面との間に導電層４３が介在している。このため、実施例１５において製造時に微小なクラックが生じる可能性が低減される。また、芯材４２の膨張及び収縮の繰り返しにより太陽電池１ａに加わるストレスは、導電層４３によって緩和される。この結果、実施例１５では、長時間の使用に伴う太陽電池特性の低下を抑制することができる。従って、実施例１５によれば、長時間経過後も高い出力を維持できる太陽電池モジュールを提供することができる。

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態にかかる太陽電池モジュールの平面図である。本実施形態と上記第５実施形態との相違点は、太陽電池１ｂどうしが、複数本（５本）の配線材４１によって、互いに接続される点である。配線材４１は、細いワイヤー（電線）状に形成される。ただし、配線材４１の断面形状は円形に限らず、楕円形や方形であってもよい。

図１４は、図１３のＥ−Ｅ´切断面における断面図である。また、図１５は、図１３のＦ−Ｆ´切断面における断面図である。

図１４に示すように、バスバー電極２０は、太陽電池１ｂが配列される方向に沿って形成される。バスバー電極２０上には、配線材４１が配置される。バスバー電極２０は、細線電極１１と同様の材料を用いて形成することができる。

また、図１４に示すように、バスバー電極２０の太陽電池１ｂの主面からの厚みは、細線電極１１の太陽電池１の主面からの厚みよりも小さい。具体的に、バスバー電極２０は、上記第３実施形態に記載した細線電極１１の溝部と同程度の厚みを有する。

また、バスバー電極２０の幅は、導電層４３の幅よりも小さい。従って、バスバー電極２０は、導電層４３にめり込む。すなわち、本実施形態では、バスバー電極２０が、配線材４１との接続用電極である。ここで、バスバー電極２０の太陽電池１ｂの主面からの厚みは、導電層４３の厚みよりも小さい。従って、バスバー電極２０のうち導電層４３にめり込んだ接続部分の厚みは、導電層４３の厚みより小さくなる。そのため、バスバー電極２０と芯材４２の表面との間には、導電層４３が介在している。

以下、細線電極１１とバスバー電極２０との形成方法の例について説明する。

まず、１回目のスクリーン印刷において、細線電極１１全体を塗布する。続いて、２回目のスクリーン印刷において、接続領域ＳＴ内において、バスバー電極２０を細線電極１１よりも小さい厚みで塗布する。バスバー電極２０は、太陽電池１の主面から厚み１０〜５０μｍで形成することができる。その後、百数十度の温度でこれらを硬化させる。

（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュールでは、導電層４３よりも厚みの小さいバスバー電極２０が、接続領域ＳＴに形成される。バスバー電極２０と配線材４１との接続部分の厚みは、導電層４３の厚みよりも小さい。そのため、バスバー電極２０と芯材４２との間には導電層４３が介在している。バスバー電極２０は、導電層４３にめり込むことにより配線材４１と機械的かつ電気的に接続される。

従って、配線材４１を圧着する際に、圧着による応力を導電層４３によって緩和することができる。また、バスバー電極２０は、接続領域ＳＴの長手方向に沿って形成される。そのため、バスバー電極２０略全体を接続用電極とすることができる。その結果、バスバー電極２０と配線材４１との機械的かつ電気的な接続を向上させることができる。

（その他の変更例）
本発明の要旨は、配線材と接続用電極とが接続される接続領域において、接続用電極の配線材との接続部分の厚みを、軟導電体の厚みより小とする点である。したがって、接続用電極として細線電極を用いる場合、細線電極が形成される太陽電池表面に、細線電極の電極幅と略同幅を有する溝部が形成されており、溝部幅に沿って、溝部底面に細線電極をスクリーン印刷することもできる。

以下、細線電極が形成される太陽電池表面に、細線電極の電極幅と略同幅を有する溝部が形成され、細線電極をこの溝内部に形成する例について、図１６を用いて説明する。なお、以下においては、上述した各実施形態との差異を主として説明する。なお、ここで示す太陽電池モジュールの平面外観は、第１又は第２実施形態の太陽電池モジュールと変わらないため、断面の位置関係を示すのに図１，図２を用いて説明する。

図１６は、図１におけるＡ−Ａ’断面の要部を拡大して示したものである。本発明の別の実施形態に係る太陽電池モジュールは、太陽電池１の受光面に細線電極１９を埋設するための溝部１８が設けられており、溝部１８に細線電極１９が埋設されている。細線電極１９には、接着層３１を介して配線材４１が圧着されている。

このようにした場合、第１〜第３実施形態と比較して、細線電極１９の太陽電池１表面からの厚みを大きくすることができる。従って、細線電極１９の抵抗を小さくできるので、太陽電池の変換効率を向上することができる。

本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。 図１のＡ−Ａ’断面図である。 図１の拡大図である。 図１のＡ−Ａ’拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュールのＢ−Ｂ’断面図である。 （ａ）は、本発明の第４実施形態に係る太陽電池モジュールにおける細線電極のパターンを示す図であり、（ｂ）は、枝部の拡大図である（その１）。 （ａ）は、本発明の第４実施形態に係る太陽電池モジュールにおける細線電極のパターンを示す図であり、（ｂ）は、枝部の拡大図である（その２）。 （ａ）は、本発明の第４実施形態に係る太陽電池モジュールにおける細線電極のパターンを示す図であり、（ｂ）は、枝部の拡大図である（その３）。 本発明の第５実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。 本発明の第５実施形態に係る太陽電池モジュールにおける細線電極及びバスバー電極のパターンを示す図である。 図９のＣ−Ｃ’断面拡大図である。 図９のＤ−Ｄ’断面拡大図である。 本発明の第６実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。 図１３のＥ−Ｅ’断面拡大図である。 図１３のＦ−Ｆ’断面拡大図である。 本発明のその他の変更例に係る太陽電池モジュールのＡ−Ａ’断面を示す断面図である。 従来の太陽電池モジュール１００の平面図である。 図１７のＧ−Ｇ’断面拡大図である。 従来の太陽電池モジュール２００の平面図である。 図１９のＨ−Ｈ’断面拡大図である。 図１９のＩ−Ｉ’断面拡大図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ…太陽電池、１１…細線電極、１１ａ…接続部分、１３…細線電極、１３ａ，１３ｂ…枝部、１５…細線電極、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…枝部、１７…細線電極、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ…枝部１９…細線電極、２０…バスバー電極、２０ａ…接続部分、３１…接着層、４１…配線材、４２…芯材、４３…導電層、１００…太陽電池モジュール、１０１…太陽電池、１１１…細線電極、１２１…バスバー電極、１４１…配線材、１４２…芯材、１４３…導電層、２００…太陽電池モジュール、２０１…太陽電池、２１１…細線電極、２１１ａ…接続部分、２３１…樹脂接着剤、２４１…配線材、２４２…芯材、２４３…導電層、ＳＴ…接続領域

Claims (8)

1. 受光面側に配設された受光面部材と、
   反受光面側に配設された裏面部材と、
   前記受光面部材と前記裏面部材との間に配設され、配線材によって互いに電気的に接続された複数の太陽電池と、
   前記受光面部材及び裏面部材の間に配設され、前記複数の太陽電池を埋設する封止材とを備え、
   前記太陽電池は、前記配線材によって接続される一主面に配設された接続用電極を有し、
   前記配線材は、前記接続用電極との電気的接続のための導電層を表面に有し、
   前記接続用電極のうち前記導電層にめり込んだ部分の厚みは、前記導電層の厚みより小であり、
   前記配線材との接続領域における前記太陽電池の一主面からの前記接続用電極の厚みは、前記導電層の厚みよりも小であり、
   前記接続用電極は、前記配線材との接続領域よりも前記接続領域でない箇所の方が前記受光面からの厚みが高いこと
   を特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記導電層は、前記接続用電極よりも軟らかい導電性材料で形成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。
3. 前記接続用電極は、前記配線材と交差する複数本の細線電極であ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。
4. 前記接続用電極は、前記配線材との接続領域の幅が前記接続領域でない箇所の幅よりも広い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。
5. 前記接続用電極は、前記配線材との接続領域において、複数本に分岐されており、前記接続領域における該接続用電極の断面積の合計が、前記接続領域でない箇所の断面積と同一若しくはそれ以上であ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。
6. 前記接続用電極が形成される前記太陽電池の一主面上に、該接続用電極の幅と略同幅を有する溝部が形成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。
7. 前記導電層と前記太陽電池の一主面との間に、前記配線材と前記一主面とを接着するための接着層を有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. 前記接着層は、微粒子を含む樹脂材料であることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュール。

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