JP5480120B2 - 太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池セル及びタブ線の接続方法 - Google Patents
太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池セル及びタブ線の接続方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、複数の太陽電池セルの電極がタブ線によって接続されてなる太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池セル及びタブ線の接続方法に関する。
結晶シリコン系太陽電池モジュールでは、複数の隣接する太陽電池セルが、インターコネクタとして半田コートされたリボン状銅箔等からなるタブ線により接続されている。タブ線は、その一端側を一の太陽電池セルの表面電極に接続され、他端側を隣接する太陽電池セルの裏面電極に接続することにより、各太陽電池セルを直列に接続する。このとき、タブ線は、一端側の一面側を一の太陽電池セルの表面電極に接着され、他端側の他面側を隣接する太陽電池セルの裏面電極に接着されている。
具体的に、太陽電池セルとタブ線との接続は、太陽電池セルの受光面に銀ペーストのスクリーン印刷により形成されたバスバー電極及び太陽電池セルの裏面接続部に形成されたＡｇ電極と、タブ線とが、半田処理により接続されている（特許文献１）。なお、太陽電池セル裏面の接続部以外の領域はＡｌ電極やＡｇ電極が形成されている。
しかし、半田付けでは約２６０℃と高温による接続処理が行われるため、太陽電池セルの反りや、タブ線と表面電極及び裏面電極との接続部に生じる内部応力、さらにフラックスの残渣等により、太陽電池セルの表面電極及び裏面電極とタブ線との間の接続信頼性が低下することが懸念される。
そこで、従来、太陽電池セルの表面電極及び裏面電極とタブ線との接続に、比較的低い温度での熱圧着処理による接続が可能な導電性接着フィルムが使用されている（特許文献２）。このような導電性接着フィルムとしては、平均粒径が数μｍオーダーの球状または鱗片状の導電性粒子を熱硬化型バインダー樹脂組成物に分散してフィルム化したものが使用されている。
導電性接着フィルムは、表面電極及び裏面電極とタブ線との間に介在された後、タブ線の上から加熱ボンダーによって熱加圧されることにより、バインダー樹脂が流動性を示して電極、タブ線間より流出されるとともに、導電性粒子が電極とタブ線間の導通を図り、この状態でバインダー樹脂が熱硬化する。これにより、タブ線によって複数の太陽電池セルが直列接続されたストリングスが形成される。
導電性接着フィルムを用いてタブ線と表面電極及び裏面電極とが接続された複数の太陽電池セルは、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 Terephthalate）等のフィルムからなる背面保護材との間に、エチレンビニルアセテート樹脂（ＥＶＡ）等の透光性を有する封止材により封止される。
このような導電性接着フィルムを用いた太陽電池モジュールの製造工程においては、太陽電池セルの表面全面に、Ａｇペーストの塗布と焼成によって、太陽電池セル内部で発生した電流を集める幅５０〜２００μｍ程度のフィンガー電極を複数形成し、次いで各フィンガー電極で集めた電流を集電する幅１〜３ｍｍ程度の複数のバスバー電極をフィンガー電極を横切るように形成している。その後、バスバー電極上に導電性接着フィルムを用いてタブ線を接続し、各太陽電池セルを直列接続させている。
しかし、近年、製造工数を削減すると共に、Ａｇペーストの使用量を削減し製造コストの低コスト化を図るために、バスバー電極を設けることなく、導電性接着フィルムを介してフィンガー電極を横切るように直接タブ線を接続させる工法が提案されている。かかるバスバーレス構造の太陽電池セルにおいても、集電効率はバスバー電極を形成した太陽電池セルと同等以上となる。
ところで、導電性接着フィルムを用いたタブ線の接続工程においては、タブ線及び導電性接着フィルムを太陽電池セルに熱加圧する際等における応力の発生や、太陽電池セルとタブ線の線膨張係数の相違、加熱と冷却による伸縮等の原因により、太陽電池セルに応力がかかり、いわゆるセル割れとよばれる亀裂がセルの外部や内部に生じることがある。このようなセル割れは、タブ線の端部が位置する太陽電池セルの外側縁部に多く見られる。
このため、かかるセル割れを防止するために、タブ線の太陽電池セルへの接着領域を太陽電池セルの外側縁部よりセルの中心側へオフセットさせ、セルの外側縁部にはタブ線を加熱押圧させない方策が採られている。
しかし、この構成は、タブ線がセルの外側縁部に接着されないため、特にバスバーレス構造の太陽電池セルにおいては、当該外側縁部に形成されたフィンガー電極からの集電ができず、かかる集電ロスによって光電変換効率を低下させる問題がある。
そこで、本発明は、導電性接着フィルムを用いてタブ線を接続しているバスバーレス構造の太陽電池セルの上記利点を享受しつつ、集電ロスの発生を防止し、光電変換効率がバスバー電極を用いた太陽電池セルと同等とすることができる太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池セル、タブ線の接続方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、表面の全面に亘って互いに平行な複数のフィンガー電極が設けられるとともに裏面に裏面電極が形成された複数の太陽電池セルと、複数の上記フィンガー電極と上記裏面電極とに亘って接着されることにより、隣接する上記各太陽電池セルを電気的に接続するタブ線と、上記太陽電池セルと上記タブ線との間に介在され、上記タブ線上から熱加圧されることにより、上記タブ線を上記太陽電池セルの上記フィンガー電極及び上記裏面電極に接着する接着層とを備え、上記太陽電池セルは、上記タブ線の接着工程において上記タブ線が熱加圧される、外側縁よりセル内側にオフセットされた熱加圧領域の端部と、上記接着工程においてタブ線が熱加圧されない該熱加圧領域より外側縁側の非熱加圧領域とに亘って、上記非熱加圧領域に形成された上記フィンガー電極と交差する集電電極が形成され、上記接着層は、導電性粒子が分散されている導電性接着剤又は導電性粒子を有しない絶縁性接着剤である。
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、表面の全面に亘って互いに平行な複数のフィンガー電極が設けられるとともに裏面に裏面電極が形成された複数の太陽電池セルの、上記複数のフィンガー電極上及び上記裏面電極の接続部上に、接着剤を介してタブ線を配置する工程と、上記タブ線上から熱加圧することにより上記接着剤を硬化させ、上記タブ線と上記フィンガー電極及び上記裏面電極とを接続する接続工程とを有する太陽電池モジュールの製造方法において、予め、上記タブ線の接着工程において上記タブ線が熱加圧される、外側縁よりセル内側にオフセットされた熱加圧領域の端部と、上記接着工程においてタブ線が熱加圧されない該熱加圧領域より外側縁側の非熱加圧領域とに亘って、上記非熱加圧領域に形成された上記フィンガー電極と交差する集電電極を形成する工程を有する。上記接着層には、導電性粒子が分散されている導電性接着剤又は導電性粒子を有しない絶縁性接着剤が用いられる。
また、本発明に係る太陽電池セルのストリングスは、表面の全面に亘って形成された互いに平行な複数のフィンガー電極と、裏面に形成された裏面電極とを有し、隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの上記複数のフィンガー電極と他方の太陽電池セルの上記裏面電極の接続部とに亘ってタブ線が接着される太陽電池セルにおいて、上記太陽電池セルと上記タブ線との間に介在され、上記タブ線上から熱加圧されることにより、上記タブ線を上記太陽電池セルの上記フィンガー電極及び上記裏面電極に接着する接着層を備え、上記タブ線の接着工程において上記タブ線が熱加圧される、外側縁よりセル内側にオフセットされた熱加圧領域の端部と、上記接着工程においてタブ線が熱加圧されない該熱加圧領域より外側縁側の非熱加圧領域とに亘って、上記非熱加圧領域に形成された上記フィンガー電極と交差する集電電極が形成されている。上記接着層は、導電性粒子が分散されている導電性接着剤又は導電性粒子を有しない絶縁性接着剤である。
また、本発明に係るタブ線の接続方法は、表面の全面に亘って互いに平行な複数のフィンガー電極が設けられるとともに裏面に裏面電極が形成された複数の太陽電池セルの、上記複数のフィンガー電極上及び上記裏面電極の接続部上に、接着剤を介してタブ線を熱加圧することにより接続する接続方法において、予め、上記タブ線の接着工程において上記タブ線が熱加圧される、外側縁よりセル内側にオフセットされた熱加圧領域の端部と、上記接着工程においてタブ線が熱加圧されない該熱加圧領域より外側縁側の非熱加圧領域とに亘って、上記非熱加圧領域に形成された上記フィンガー電極と交差する集電電極を形成する。上記接着層は、導電性粒子が分散されている導電性接着剤又は導電性粒子を有しない絶縁性接着剤である。
本発明によれば、タブ線が熱加圧される領域とされない領域とに亘って集電電極が形成されているため、当該領域に設けられているフィンガー電極からの集電ロスの発生を防止し、光電変換効率を向上させることができる。
以下、本発明が適用された太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池セル及びタブ線の接合方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
［太陽電池モジュール］
本発明が適用された太陽電池モジュール１は、図１〜図３に示すように、複数の太陽電池セル２がインターコネクタとなるタブ線３によって直列に接続されたストリングス４を有し、このストリングス４を複数配列したマトリクス５を備える。そして、太陽電池モジュール１は、このマトリクス５が封止接着剤のシート６で挟まれ、受光面側に設けられた表面カバー７及び裏面側に設けられたバックシート８とともに一括してラミネートされ、最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム９が取り付けられることにより形成される。
本発明が適用された太陽電池モジュール１は、図１〜図３に示すように、複数の太陽電池セル２がインターコネクタとなるタブ線３によって直列に接続されたストリングス４を有し、このストリングス４を複数配列したマトリクス５を備える。そして、太陽電池モジュール１は、このマトリクス５が封止接着剤のシート６で挟まれ、受光面側に設けられた表面カバー７及び裏面側に設けられたバックシート８とともに一括してラミネートされ、最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム９が取り付けられることにより形成される。
封止接着剤としては、例えばエチレンビニルアセテート樹脂（ＥＶＡ）等の透光性封止材が用いられる。また、表面カバー７としては、例えば、ガラスや透光性プラスチック等の透光性の材料が用いられる。また、バックシート８としては、ガラスやアルミニウム箔を樹脂フィルムで挟持した積層体等が用いられる。
太陽電池モジュールの各太陽電池セル２は、光電変換素子１０を有する。光電変換素子１０は、単結晶型シリコン光電変換素子、多結晶型光電変換素子を用いる結晶シリコン系太陽電池や、アモルファスシリコンからなるセルと微結晶シリコンやアモルファスシリコンゲルマニウムからなるセルとを積層させた光電変換素子を用いた薄膜シリコン系太陽電池など、各種光電変換素子１０を用いることができる。
また、光電変換素子１０は、受光面側に内部で発生した電気を集電するフィンガー電極１２が設けられている。フィンガー電極１２は、太陽電池セル２の受光面となる表面にＡｇペーストがスクリーン印刷等により塗布された後、焼成されることにより形成される。また、フィンガー電極１２は、受光面の全面に亘って、例えば約５０〜２００μｍ程度の幅を有するラインが、所定間隔、例えば２ｍｍおきに、ほぼ平行に複数形成されている。
また、光電変換素子１０は、受光面と反対の裏面側に、アルミニウムや銀からなる裏面電極１３が設けられている。裏面電極１３は、図２及び図３に示すように、アルミニウムや銀からなる電極が例えばスクリーン印刷やスパッタ等により太陽電池セル２の裏面に形成される。裏面電極１３は、後述する導電性接着フィルム１７を介してタブ線３が接続されるタブ線接続部１４を有する。
そして、太陽電池セル２は、タブ線３によって、表面に形成された各フィンガー電極１２と、隣接する太陽電池セル２の裏面電極１３とが電気的に接続され、これにより直列に接続されたストリングス４を構成する。タブ線３とフィンガー電極１２及び裏面電極１３とは、導電性接着フィルム１７によって接続される。
タブ線３は、図２に示すように、隣接する太陽電池セル２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの各間を電気的に接続する長尺状の導電性基材からなり、例えば、５０〜３００μｍ厚で後述する導電性接着フィルム１７と略同幅のリボン状銅箔を使用し、必要に応じて金メッキ、銀メッキ、スズメッキ、ハンダメッキ等が施されている。
［接着フィルム］
導電性接着フィルム１７は、図４に示すように、導電性粒子２３が高密度に含有された熱硬化性のバインダー樹脂層である。また、導電性接着フィルム１７は、押し込み性の観点から、バインダー樹脂の最低溶融粘度が、１００〜１０００００Ｐａ・ｓであることが好ましい。導電性接着フィルム１７は、最低溶融粘度が低すぎると低圧着から本硬化の過程で樹脂が流動してしまい接続不良やセル受光面へのはみ出しが生じやすく、受光率低下の原因ともなる。また、最低溶融粘度が高すぎてもフィルム貼着時に不良を発生しやすく、接続信頼性に悪影響が出る場合もある。なお、最低溶融粘度については、サンプルを所定量回転式粘度計に装填し、所定の昇温速度で上昇させながら測定することができる。
導電性接着フィルム１７は、図４に示すように、導電性粒子２３が高密度に含有された熱硬化性のバインダー樹脂層である。また、導電性接着フィルム１７は、押し込み性の観点から、バインダー樹脂の最低溶融粘度が、１００〜１０００００Ｐａ・ｓであることが好ましい。導電性接着フィルム１７は、最低溶融粘度が低すぎると低圧着から本硬化の過程で樹脂が流動してしまい接続不良やセル受光面へのはみ出しが生じやすく、受光率低下の原因ともなる。また、最低溶融粘度が高すぎてもフィルム貼着時に不良を発生しやすく、接続信頼性に悪影響が出る場合もある。なお、最低溶融粘度については、サンプルを所定量回転式粘度計に装填し、所定の昇温速度で上昇させながら測定することができる。
導電性接着フィルム１７に用いられる導電性粒子２３としては、特に制限されず、例えば、ニッケル、金、銀、銅などの金属粒子、樹脂粒子に金めっきなどを施したもの、樹脂粒子に金めっきを施した粒子の最外層に絶縁被覆を施したものなどを挙げることができる。なお、導電性粒子２３として、扁平なフレーク状金属粒子を含有することにより、互いに重なり合う導電性粒子２３の数を増加させ、良好な導通信頼性を確保することができる。
また、導電性接着フィルム１７は、常温付近での粘度が１０〜１００００ｋＰａ・ｓであることが好ましく、さらに好ましくは、１０〜５０００ｋＰａ・ｓである。導電性接着フィルム１７の粘度が１０〜１００００ｋＰａ・ｓの範囲であることにより、導電性接着フィルム１７をテープ状のリール巻とした場合において、いわゆるはみ出しを防止することができ、また、所定のタック力を維持することができる。
導電性接着フィルム１７のバインダー樹脂層の組成は、上述のような特徴を害さない限り、特に制限されないが、より好ましくは、膜形成樹脂と、液状エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤と、シランカップリング剤とを含有する。
膜形成樹脂は、平均分子量が１００００以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、１００００〜８００００程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂等の種々の樹脂を使用することができ、その中でも膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が好適に用いられる。
液状エポキシ樹脂としては、常温で流動性を有していれば、特に制限はなく、市販のエポキシ樹脂が全て使用可能である。このようなエポキシ樹脂としては、具体的には、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂などを用いることができる。これらは単独でも、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、アクリル樹脂など他の有機樹脂と適宜組み合わせて使用してもよい。
潜在性硬化剤としては、加熱硬化型、ＵＶ硬化型などの各種硬化剤が使用できる。潜在性硬化剤は、通常では反応せず、何かしらのトリガーにより活性化し、反応を開始する。トリガーには、熱、光、加圧などがあり、用途により選択して用いることができる。液状エポキシ樹脂を使用する場合は、イミダゾール類、アミン類、スルホニウム塩、オニウム塩などからなる潜在性硬化剤を使用することができる。
シランカップリング剤としては、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系などを用いることができる。これらの中でも、本実施の形態では、エポキシ系シランカップリング剤が好ましく用いられる。これにより、有機材料と無機材料の界面における接着性を向上させることができる。
また、その他の添加組成物として、無機フィラーを含有することが好ましい。無機フィラーを含有することにより、圧着時における樹脂層の流動性を調整し、粒子捕捉率を向上させることができる。無機フィラーとしては、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を用いることができ、無機フィラーの種類は特に限定されるものではない。
図５は、導電性接着フィルム１７の製品形態の一例を模式的に示す図である。この導電性接着フィルム１７は、剥離基材２４上にバインダー樹脂層が積層され、テープ状に成型されている。このテープ状の導電性接着フィルムは、リール２５に剥離基材２４が外周側となるように巻回積層される。剥離基材２４としては、特に制限はなく、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methlpentene−1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などを用いることができる。また、導電性接着フィルム１７は、バインダー樹脂層上に透明なカバーフィルムを有する構成としてもよい。
このとき、バインダー樹脂層上に貼付されるカバーフィルムとして上述したタブ線３を用いてもよい。このように、予めタブ線３と導電性接着フィルム１７とを積層一体化させておくことにより、実使用時においては、剥離基材２４を剥離し、導電性接着フィルム１７のバインダー樹脂層をフィンガー電極１２や裏面電極１３の接続部１４上に貼着することによりタブ線３と各電極１２，１３との接続が図られる。
上記では、フィルム形状を有する導電性接着フィルムについて説明したが、ペースト状であっても問題は無い。本願では、導電性粒子を含有するフィルムまたはペースト状の接着剤を「導電性接着剤」と定義する。
同様に、導電性粒子を含有しないフィルムまたはペースト状の接着剤を「絶縁性接着剤」と定義する。
なお、導電性接着フィルム１７は、リール形状に限らず、短冊形状であってもよい。
図５に示すように導電性接着フィルム１７が巻き取られたリール製品として提供される場合、導電性接着フィルム１７の粘度を１０〜１００００ｋＰａ・ｓの範囲とすることにより、導電性接着フィルム１７の変形を防止し、所定の寸法を維持することができる。また、導電性接着フィルム１７が短冊形状で２枚以上積層された場合も同様に、変形を防止し、所定の寸法を維持することができる。
上述した導電性接着フィルム１７は、導電性粒子２３と、膜形成樹脂と、液状エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤と、シランカップリング剤とを溶剤に溶解させる。溶剤としては、トルエン、酢酸エチルなど、又はこれらの混合溶剤を用いることができる。溶解させて得られた樹脂生成用溶液を剥離シート上に塗布し、溶剤を揮発させることにより、導電性接着フィルム１７を得る。
そして、導電性接着フィルム１７は、表面電極用２本及び裏面電極用２本を所定の長さにカットされ、太陽電池セル２の表裏面の所定位置に仮貼りされる。このとき、導電性接着フィルム１７は、図６に示すように、太陽電池セル２の表面にほぼ平行に複数形成されている各フィンガー電極１２とほぼ直交するように仮貼りされる。
同様に、所定の長さにカットされたタブ線３が導電性接着フィルム１７上に重畳配置される。その後、導電性接着フィルム１７は、タブ線３の上から加熱ボンダーによって所定の温度、圧力で熱加圧されることにより、バインダー樹脂が硬化すると共に導電性粒子２３がタブ線３とフィンガー電極１２又は裏面電極１３との間で挟持される。これにより、導電性接着フィルム１７は、タブ線３を各電極上に接着させると共に、導通接続させることができる。
このとき、太陽電池セル２は、タブ線３及び導電性接着フィルム１７を熱加圧する際等における応力の発生や、太陽電池セル２とタブ線３の線膨張係数の相違、加熱と冷却による伸縮等の原因により、太陽電池セル２に応力がかかることによる、いわゆるセル割れを防止するために、加熱ボンダーによるタブ線３の太陽電池セル２への熱加圧領域が太陽電池セル２の外側縁部２ａよりセルの中心側へオフセットさせている。
したがって、太陽電池セル２は、外側縁部２ａ側にはタブ線３が加熱押圧されないため、外側縁部２ａ側に設けられたフィンガー電極１２とタブ線３とは導電接続されていない。
［集電電極の構成］
ここで、太陽電池セル２は、加熱ボンダーによってタブ線３が熱加圧されない非熱加圧領域２ｃと加熱ボンダーによってタブ線３が熱加圧される熱加圧領域２ｂの端部とに亘って、外側縁部２ａ付近に設けられたフィンガー電極１２と直交する集電電極３０が形成されている。集電電極３０は、例えばＡｇペーストがスクリーン印刷等により表面電極の所定位置に塗布、焼成されることにより形成される。なお、本実施の形態では、集電電極３０及びタブ線３は、２本としたが、これに限らず、３本以上としてもよい。
ここで、太陽電池セル２は、加熱ボンダーによってタブ線３が熱加圧されない非熱加圧領域２ｃと加熱ボンダーによってタブ線３が熱加圧される熱加圧領域２ｂの端部とに亘って、外側縁部２ａ付近に設けられたフィンガー電極１２と直交する集電電極３０が形成されている。集電電極３０は、例えばＡｇペーストがスクリーン印刷等により表面電極の所定位置に塗布、焼成されることにより形成される。なお、本実施の形態では、集電電極３０及びタブ線３は、２本としたが、これに限らず、３本以上としてもよい。
熱加圧領域２ｂ及び非熱加圧領域２ｃは、導電性接着フィルム１７及びタブ線３が配置、接着される、太陽電池セル２の相対向する外側縁部２ａ間に亘る領域についていうものであり、図７に示すように、熱加圧領域２ｂは、セル割れ防止等の理由により、当該領域中、加熱ボンダーによるタブ線３の太陽電池セル２への熱加圧が行われる、両外側縁部２ａよりセル内側へオフセットされている領域をいい、非熱加圧領域２ｃは、当該領域中、熱加圧領域２ｂより外側縁部２ａ側の領域をいう。
集電電極３０は、タブ線３が熱加圧されない非熱加圧領域２ｃにおけるフィンガー電極１２からの集電を行うものであり、非熱加圧領域２ｃと熱加圧領域２ｂの端部とに亘って形成され、熱加圧領域２ｂに接着されたタブ線３と接続される。
これにより、太陽電池セル２は、熱加圧領域２ｂにおけるフィンガー電極１２からの集電をタブ線３によって行い、非熱加圧領域２ｃにおけるフィンガー電極１２からの集電を集電電極３０によって行う。したがって、太陽電池セル２は、非熱加圧領域２ｃにおける集電ロスの発生を防止し、光電変換効率をバスバー電極を熱加圧領域２ｂ及び非熱加圧領域２ｃの全領域に亘って形成した太陽電池セルと同等以上とすることができる。また、太陽電池セル２は、タブ線３の熱加圧領域２ｂを外側縁部より内部へオフセットさせているため、セルの外側縁に応力がかかりセル割れを起こすおそれもない。さらに、太陽電池セル２は、バスバー電極を熱加圧領域２ｂ及び非熱加圧領域２ｃの全領域に亘って形成した太陽電池セルに比して、バスバー電極の材料となる銀ペーストの使用量を削減でき、製造コストの低コスト化を図ることができる。
集電電極３０は、太陽電池セル２の熱加圧領域２ｂ及び非熱加圧領域２ｃにおける対向する外側縁部２ａからセル内側への形成領域が、両領域２ｂ、２ｃにおける一対の外側縁部２ａ間の距離を１００％として、太陽電池セル２の各外側縁部２ａからセル内側に向かって１０％〜５０％の領域とされている。すなわち、図８に示すように、集電電極３０は、外側縁部２ａから内側に向かって１０％の領域に形成する場合、一対の外側縁部２ａからそれぞれ内側に５％ずつ入った領域に形成されている。また、集電電極３０は、外側縁部２ａから内側に向かって３０％の領域に形成する場合、一対の外側縁部２ａからそれぞれ内側に１５％ずつ入った領域に形成され、外側縁部２ａから内側に向かって５０％の領域に形成する場合、一対の外側縁部２ａからそれぞれ内側に２５％ずつ入った領域に形成されている。
太陽電池セル２は、集電電極３０の両領域２ｂ、２ｃ間における形成領域が５０％、３０％、１０％と減少するにつれて、光電変換効率が向上していく。これは、集電電極３０の形成領域が１０％の場合、各外側縁部２ａから５％程度形成され、残りの９０％がタブ線３が熱加圧されることによりフィンガー電極１２とタブ線３とが直接に接続するため、集電電極３０が３０％あるいは５０％形成されたものよりも、ロスを抑えて集電することができるためである。
一方、太陽電池セル２は、集電電極３０の形成領域が１０％、３０％、５０％と増加するにつれて、熱加圧領域２ｂが外側縁部２ａよりセル内側に縮小してくることから、熱加圧工程等におけるセル内部に発生する応力に対する耐性、特に外側縁部２ａ側の耐性を向上させることができる。
集電電極３０の形成領域は、光電変換効率やセル強度に応じて、適宜設定されるが、５０％を超えて形成されると、光電変換効率が従来のバスバー電極を熱加圧領域２ｂ及び非熱加圧領域２ｃの全領域に亘って形成された太陽電池セル並に下がり、１０％未満であると、熱加圧領域２ｂが外側縁部２ａの近傍まで拡大することから、セル割れのおそれも出てくる。
［製造工程］
次いで、太陽電池モジュール１の製造工程について説明する。先ず、太陽電池セル２を構成する光電変換素子１０を用意し、この表面の所定の位置にフィンガー電極１２及び集電電極３０を形成し、裏面全面に裏面電極１３を形成する。
次いで、太陽電池モジュール１の製造工程について説明する。先ず、太陽電池セル２を構成する光電変換素子１０を用意し、この表面の所定の位置にフィンガー電極１２及び集電電極３０を形成し、裏面全面に裏面電極１３を形成する。
上述したように、フィンガー電極１２は、Ａｇペーストがスクリーン印刷等により塗布された後、焼成されることにより、受光面の全面に亘って、例えば約５０〜２００μｍ程度の幅を有するラインが、所定間隔、例えば２ｍｍおきに、ほぼ平行に複数形成される。集電電極３０は、Ａｇペーストがスクリーン印刷等により塗布された後、焼成されることにより、熱加圧領域２ｂ及び非熱加圧領域２ｃにおける各外側縁部２ａからセル内側に５〜２５％の領域に、非熱加圧領域２ｃ及び熱加圧領域２ｂの端部に亘って、フィンガー電極１２とほぼ直交する方向に形成される。裏面電極１３は、アルミニウムや銀からなる電極が例えばスクリーン印刷やスパッタ等により太陽電池セル２の裏面に形成される。
次いで、太陽電池セル２の熱加圧領域２ｂ及び、裏面電極１３のタブ線接続部１４に導電性接着フィルム１７を仮貼りする。導電性接着フィルム１７は、太陽電池セル２の表裏面に配置された後、加熱ボンダーによってバインダーの熱硬化反応が進行しない程度の温度（例えば４０〜６０℃）で、所定時間（例えば１〜５秒）熱加圧されることにより、太陽電池セル２に仮貼りされる。なお、このとき、導電性接着フィルム１７は、外側縁部から内側にオフセットされた熱加圧領域２ｂに仮貼りされることにより、非熱加圧領域２ｃ及び熱加圧領域２ｂの端部に亘って形成された集電電極３０上にも仮貼りされる。導電性接着フィルム１７が仮貼りされた太陽電池セル２は、直列接続される順に配列される。
次いで、上下一対の仮圧着ヘッド２６と対峙する所定の位置に配列された各太陽電池セル２に対して、タブ線３を導電性接着フィルム１７上に仮圧着する。このとき、図２、図９に示すように、先行する一の太陽電池セル２Ｘの表面に仮貼りされている未硬化の導電性接着フィルム１７上にタブ線３の一端３ａを仮圧着し、後に続く他の太陽電池セル２Ｙの裏面電極１３の接続部１４に仮貼りされている未硬化の導電性接着フィルム１７上に当該タブ線３の他端３ｂを仮圧着する。同様に、当該他の太陽電池セル２Ｙの表面に仮貼りされている導電性接着フィルム１７上と、この太陽電池セル２Ｙの後に続く太陽電池セル２Ｚの裏面電極１３の接続部１４に仮貼りされている未硬化の導電性接着フィルム１７上にタブ線３の一端３ａ及び他端３ｂを仮圧着する。このように、隣接する太陽電池セル２同士をタブ線３で直列に連結していく。
かかる仮圧着工程は、仮圧着ヘッド２６によって行う。仮圧着ヘッド２６は、導電性接着フィルム１７の硬化反応が進行しない程度の温度に加熱され、タブ線３を押圧する。したがって、導電性接着フィルム１７は、バインダー樹脂が流動性を示し、接着力を奏することによりタブ線３を仮固定する。
次いで、図１０に示すように、タブ線３が仮固定された複数の太陽電池セル２を、加熱押圧ヘッド２８の直下に搬送、支持した後、加熱押圧ヘッド２８によってタブ線３を太陽電池セル２の各電極１２，１３，３０に本圧着して導電性接着フィルム１７を硬化させる。
このとき、複数の太陽電池セル２は、先行する太陽電池セル２Ｘが、上方及び下方に設けられた一対の加熱押圧ヘッド２８が同期して昇降されることによって、タブ線３が所定の圧力で押圧される。加熱押圧ヘッド２８は、導電性接着フィルム１７が硬化する所定の温度に加熱される。したがって、導電性接着フィルム１７は、バインダー樹脂が熱硬化し、タブ線３と、フィンガー電極１２、裏面電極１３の接続部１４及び集電電極３０とを電気的、機械的に接続する。
加熱押圧ヘッド２８によって先行する太陽電池セル２Ｘにタブ線３が本圧着されると、一対の加熱押圧ヘッド２８がタブ線３より離間し、後に続く太陽電池セル２Ｙが一対の加熱押圧ヘッド２８の直下に搬送される。このように、太陽電池セル２は、一枚ずつ加熱押圧ヘッド２８の直下に搬送され、順次、タブ線３がフィンガー電極１２、裏面電極１３の接続部１４及び集電電極３０に接着されると共に、隣接する太陽電池セル２と直列に接続されていく。
なお、本実施の形態では、導電性接着フィルム１７によって接続部１４とタブ線３との接続を行うため、太陽電池セル２の裏面電極１３として、Ａｌ又はＡｇのいずれも用いることができるが、裏面電極１３として、Ａｌ電極を用いることにより、従来のはんだ接続用のＡｇ電極を設ける必要がないため、太陽電池セルの製造工程が短縮され、生産技術的なメリットを有する。
また、本実施の形態では、タブ線３とフィンガー電極１２、裏面電極１３の接続部１４及び集電電極３０との接続を導電性接着フィルム１７を用いて行ったが、バインダー樹脂に導電性粒子を配合しない絶縁性接着剤を用いて行ってもよい。この場合、タブ線３と上記各電極１２，１４，３０とが直接接触することにより導通が図られる。
次いで、太陽電池モジュール１について、集電電極３０の形成領域を変えた実施例１〜４について光電変換効率及び接続信頼性を測定した結果を、バスバー電極を外側縁部間に亘って形成した太陽電池セル（比較例１）及びバスバーレス構造の太陽電池セル（比較例２）と比較して説明する。
実施例１は太陽電池セル２において集電電極３０の形成領域を５０％としたものであり、実施例２は太陽電池セル２において集電電極３０の形成領域を３０％としたものであり、実施例３は太陽電池セル２において集電電極３０の形成領域を１０％としたものであり、実施例４はタブ線３と太陽電池セル２とを接続する接着層として導電性粒子を含有しないバインダー樹脂を備えた絶縁性接着フィルム（ＮＣＦ：Non Conductive Film）を用いる以外は実施例２と同構成とした。
接続信頼性試験は、初期の最大出力値（Ｐｍａｘ）と、各実施例及び比較例に係る太陽電池モジュールに対して熱衝撃試験（ＴＣＴ：−４０℃、３時間←→８５℃、３時間、２００サイクル）を行い、再び最大出力値（Ｐｍａｘ）を測定し、その減衰量が３％未満であるものを良好（○）とし、３％以上のものを不良（×）とした。
また、光電変換効率は、ＪＩＳ Ｃ８９１３（結晶系太陽電池セル出力測定方法）に準拠して算出した。
測定結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１〜３において、光電変換効率（％）は、集電電極３０の形成領域が減少するにつれて高くなる傾向を示した（５０％＜３０％＜１０％）。また、ＮＣＦを用いてタブ線３を接着させた実施例４も、比較的良好な光電変換効率を示した。
一方、バスバー電極を外側縁部間に亘って形成した太陽電池セル（比較例１）でも、各実施例と同等の光電変換効率を示した。しかし、比較例１では、各実施例に比して、バスバー電極を構成するＡｇペーストの使用量が増大し製造コストの上昇を招く点で不利である。
また、バスバーレス構造の太陽電池セル（比較例２）では、各実施例及び比較例１よりもさらに光電変換効率が低下した。これは、比較例２は、いわゆるセル割れを防止するために、加熱ボンダーによるタブ線の太陽電池セルへの熱加圧領域が太陽電池セルの外側縁部よりセルの中心側へオフセットさせている。したがって、比較例２にかかる太陽電池セルは、外側縁部側にはタブ線が加熱押圧されないため、外側縁部側に設けられたフィンガー電極とタブ線とは導電接続されておらず、かかるフィンガー電極からの集電ロスがあるためと考えられる。
また、実施例１〜４は、接続信頼性試験において、最大出力値（Ｐｍａｘ）の減衰量がいずれも３％未満であり、良好な結果を示した。一方、比較例２では、最大出力値（Ｐｍａｘ）の減衰量が３％以上となり、不良となった。
これにより、本願発明によれば、加熱押圧ヘッドによって太陽電池セルの外側縁部が押圧されないため、外側縁部におけるセル割れの発生がなく、光電変換効率をバスバー電極がタブ線３の接着領域の全面に亘って形成された太陽電池セル（比較例１）と同等のレベルまで高めることができることがわかる。一方、実施例２では、バスバーレス構造の太陽を用いているため、外側縁部側におけるフィンガー電極からの集電を行うことができず、集電ロスが発生することがわかる。
１ 太陽電池モジュール、２ 太陽電池セル、３ タブ線、４ ストリングス、５ マトリクス、６ シート、７ 表面カバー、８ バックシート、９ 金属フレーム、１０光電変換素子、１２ フィンガー電極、１３ 裏面電極、１４ タブ線接続部、１７ 導電性接着フィルム、２３ 導電性粒子、２４ 剥離基材、２５ リール、２６ 仮圧着ヘッド、２８ 加熱押圧ヘッド、３０ 集電電極
Claims (8)
- 表面の全面に亘って互いに平行な複数のフィンガー電極が設けられるとともに裏面に裏面電極が形成された複数の太陽電池セルと、
複数の上記フィンガー電極と上記裏面電極とに亘って接着されることにより、隣接する上記各太陽電池セルを電気的に接続するタブ線と、
上記太陽電池セルと上記タブ線との間に介在され、上記タブ線上から熱加圧されることにより、上記タブ線を上記太陽電池セルの上記フィンガー電極及び上記裏面電極に接着する接着層とを備え、
上記太陽電池セルは、上記タブ線の接着工程において上記タブ線が熱加圧される、外側縁よりセル内側にオフセットされた熱加圧領域の端部と、上記接着工程においてタブ線が熱加圧されない該熱加圧領域より外側縁側の非熱加圧領域とに亘って、上記非熱加圧領域に形成された上記フィンガー電極と交差する集電電極が形成され、
上記接着層は、導電性粒子が分散されている導電性接着剤又は導電性粒子を有しない絶縁性接着剤である太陽電池モジュール。 - 上記集電電極は、上記太陽電池セルの対向する外側縁からの形成領域が、該対向する外側縁間の距離を１００％として、該太陽電池セルの上記外側縁から内側に向かって１０％〜５０％の領域となる請求項１記載の太陽電池モジュール。
- 表面の全面に亘って互いに平行な複数のフィンガー電極が設けられるとともに裏面に裏面電極が形成された複数の太陽電池セルの、上記複数のフィンガー電極上及び上記裏面電極の接続部上に、接着剤を介してタブ線を配置する工程と、
上記タブ線上から熱加圧することにより上記接着剤を硬化させ、上記タブ線と上記フィンガー電極及び上記裏面電極とを接続する接続工程とを有する太陽電池モジュールの製造方法において、
予め、上記タブ線の接着工程において上記タブ線が熱加圧される、外側縁よりセル内側にオフセットされた熱加圧領域の端部と、上記接着工程においてタブ線が熱加圧されない該熱加圧領域より外側縁側の非熱加圧領域とに亘って、上記非熱加圧領域に形成された上記フィンガー電極と交差する集電電極を形成する工程を有し、
上記接着層には、導電性粒子が分散されている導電性接着剤又は導電性粒子を有しない絶縁性接着剤が用いられる太陽電池モジュールの製造方法。 - 上記集電電極は、上記太陽電池セルの対向する外側縁からの形成領域が、該対向する外側縁間の距離を１００％として、該太陽電池セルの上記外側縁から内側に向かって１０％〜５０％の領域となる請求項３記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 表面の全面に亘って形成された互いに平行な複数のフィンガー電極と、
裏面に形成された裏面電極とを有し、
隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの上記複数のフィンガー電極と他方の太陽電池セルの上記裏面電極の接続部とに亘ってタブ線が接着される太陽電池セルにおいて、
上記太陽電池セルと上記タブ線との間に介在され、上記タブ線上から熱加圧されることにより、上記タブ線を上記太陽電池セルの上記フィンガー電極及び上記裏面電極に接着する接着層を備え、
上記タブ線の接着工程において上記タブ線が熱加圧される、外側縁よりセル内側にオフセットされた熱加圧領域の端部と、上記接着工程においてタブ線が熱加圧されない該熱加圧領域より外側縁側の非熱加圧領域とに亘って、上記非熱加圧領域に形成された上記フィンガー電極と交差する集電電極が形成され、
上記接着層は、導電性粒子が分散されている導電性接着剤又は導電性粒子を有しない絶縁性接着剤である太陽電池セルのストリングス。 - 上記集電電極は、上記太陽電池セルの対向する外側縁からの形成領域が、該対向する外側縁間の距離を１００％として、該太陽電池セルの上記外側縁から内側に向かって１０％〜５０％の領域となる請求項５記載の太陽電池セルのストリングス。
- 表面の全面に亘って互いに平行な複数のフィンガー電極が設けられるとともに裏面に裏面電極が形成された複数の太陽電池セルの、上記複数のフィンガー電極上及び上記裏面電極の接続部上に、接着剤を介してタブ線を熱加圧することにより接続する接続方法において、
予め、上記タブ線の接着工程において上記タブ線が熱加圧される、外側縁よりセル内側にオフセットされた熱加圧領域の端部と、上記接着工程においてタブ線が熱加圧されない該熱加圧領域より外側縁側の非熱加圧領域とに亘って、上記非熱加圧領域に形成された上記フィンガー電極と交差する集電電極を形成し、
上記接着層は、導電性粒子が分散されている導電性接着剤又は導電性粒子を有しない絶縁性接着剤であるタブ線の接続方法。 - 上記集電電極は、上記太陽電池セルの対向する外側縁からの形成領域が、該対向する外側縁間の距離を１００％として、該太陽電池セルの上記外側縁から内側に向かって１０％〜５０％の領域となる請求項７記載のタブ線の接続方法。
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