JP5690391B2 - 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種樹脂材料からなる配線基板を用いることが可能な太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関する。

近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中の二酸化炭素の増加のような地球環境問題等から、クリーンなエネルギ源の開発が望まれており、特に太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発され、実用化され、そして発展の道を歩んでいる。太陽電池としては、単結晶または多結晶の一導電型シリコン基板の受光面に、逆導電型の不純物を拡散させてｐｎ接合を形成し、そのシリコン基板の受光面と裏面とにそれぞれ電極を形成した太陽電池セルを複数接続して構成される太陽電池モジュールが従来から主流となっている。

また、一導電型シリコン基板の裏面に同じ導電型の不純物を高濃度に含む不純物層を形成することによって、裏面電界効果による高出力化を図った太陽電池セルも一般的となっている。さらに、シリコン基板の受光面には電極を形成せずに、その裏面にＰ電極、Ｎ電極を形成する所謂裏面電極型太陽電池セルも開発されている。

裏面電極型太陽電池セルにおいては、一般的に受光面に電極を有しないので電極によるシャドーロスがなく、シリコン基板の受光面と裏面とにそれぞれ電極を有する太陽電池セルに比べて高い出力を得ることが期待され得る。

そのために、裏面電極型太陽電池セルを絶縁性基材に配線を形成した配線基板を用いて接続することで、太陽電池セルの接続が容易になり、セル割れを低減できるという提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３４０３６２号公報

太陽電池セルの接続を容易にするために配線基板の使用が提案されているが、量産化には至っていない。半導体分野で使用されている配線基板としては、主に熱収縮率の小さいガラエポ基板上に銅箔などにより配線パターンが形成されている硬質基板やポリイミドフィルム上に銅箔などにより配線パターンが形成されているフレキシブル基板がある。しかし、これらの配線基板に使用されているガラエポ基板やポリイミドフィルムは、太陽電池モジュールの材料としては１台当り１ｍ２以上必要となることから非常に高価となる。このことが、量産化に至らない大きな要因となっている。

そこで、より安価な材料を使用することが考えられるが、安価な材料は概ね耐熱性に問題がある。太陽電池モジュールを製造する過程にあたって、太陽電池セルと配線基板との接続工程や太陽電池モジュールを耐候性封止材で封止する工程で配線基板が加熱され、少なくも１５０℃前後の温度にさらされることがある。

例えば、ポリイミドフィルムの代わりに、数十分の一の価格であるＰＥＴフィルムを用いた場合、フィルム単体で比較すると、１５０℃で３０分間加熱処理を行うことで、ポリイミドフィルムの寸法変化は０．１％以下であるのに対し、ＰＥＴフィルムは数％収縮することがあり、太陽電池セルの電極と配線基板の配線との間でズレが生じ、不良モジュールとなる可能性が高い。

一般に裏面電極型太陽電池セルの電極は緻密でピッチが細かい方が、高い太陽電池特性が期待できるが、フィルムの熱収縮を考慮すると、緻密で細かいピッチとする電極設計は困難であり、高い太陽電池特性を発揮できないという問題が生じる。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、熱収縮率が十分低くない各種樹脂材料からなる配線基板を用いて太陽電池セルを接続する構成であっても、細かいピッチでの電極設計を可能とし、高い太陽電池特性を発揮する太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は上記目的を達成するために鋭意検討の結果、通常二軸延伸方法により製造される樹脂フィルムは、ロール状に巻き取りながら製造する際のＭＤ方向（巻き取り方向）とＴＤ方向（ＭＤに対して垂直方向）とで、熱収縮率に数倍から数十倍の差が発生する。例えば、一般的な安価なＰＥＴフィルムでは、１５０℃、３０分間の加熱処理に対して、ＭＤ方向で約２％、ＴＤ方向で約０．２％であることに鑑みて、電極パターンが細かく設計マージンの少ない方向をＴＤ方向とすることで、十分に熱収縮の影響の小さい配線基板を製造できることを見出し本発明に到達した。すなわち本発明は、フィルム状の樹脂基材に配線パターンを形成した配線基板を用いて、互いに隣り合う裏面電極型太陽電池セル同士を電気接続する太陽電池モジュールであって、前記配線パターンが櫛歯状部分と該櫛歯状部分を接続する部分とを備え、該櫛歯状部分を接続する部分を介して前記互いに隣り合う裏面電極型太陽電池セル同士が電気接続されていると共に、前記櫛歯状部分を接続する部分の一つに対して前記櫛歯状部分の櫛歯に相当する部分がその長手方向と直交する方向に複数並ぶように配置されており、前記櫛歯状部分の櫛歯に相当する部分の長手方向が前記樹脂基材のフィルム製造時の巻き取り方向のＭＤ方向であることを特徴としている。

この構成によると、フィルム状の樹脂基材に形成する配線パターンについて、その櫛歯状部分の櫛歯に相当する部分の長手方向として樹脂基材のＭＤ方向を採用することで、熱収縮の影響を抑制した配線パターンを構築することができる。そのために、熱収縮率が十分低くない各種樹脂材料を用いて作成される配線基板を備えた太陽電池モジュールを得ることができる。

また本発明は上記構成の太陽電池モジュールにおいて、前記樹脂基材が、二軸延伸樹脂フィルムであることを特徴としている。この構成によると、通常二軸延伸法により製造される多くの樹脂材料から、配線基板に適した樹脂を選択して用いることができる。

また本発明は上記構成の太陽電池モジュールにおいて、前記樹脂基材が、ポリエステル系のフィルムであることを特徴としている。この構成によると、安価で大量生産可能な樹脂材料を用いて、太陽電池モジュールの配線基板を製造することができる。

また本発明は上記構成の太陽電池モジュールにおいて、前記フィルムが、ポリエチレンテレフタレートＰＥＴもしくはポリエチレンナフタレートＰＥＮのいずれかを含むことを特徴としている。この構成によると、熱収縮率が大きく、非常に安価な樹脂材料であっても、十分に熱収縮の影響の小さい配線基板を製造することができる。

また本発明は、フィルム状の樹脂基材に配線パターンを形成した配線基板を用いて、互いに隣り合う裏面電極型太陽電池セルを電気接続する太陽電池モジュールの製造方法であって、前記配線基板の前記配線パターンが櫛歯状部分と該櫛歯状部分を接続する部分とを備え、該接続する部分の一つに対して前記櫛歯状部分の櫛歯に相当する部分がその長手方向と直交する方向に複数並ぶように配置されており、前記櫛歯状部分の櫛歯に相当する部分の長手方向が前記樹脂基材のフィルム製造時の巻き取り方向のＭＤ方向であり、前記櫛歯状部分を接続する部分を介して前記互いに隣り合う裏面電極型太陽電池セル同士が電気接続されるように、前記裏面電極型太陽電池セルの電極と前記配線基板の前記配線パターンの前記櫛歯状部分とを重ねた状態として、熱処理工程を行う際に前記樹脂基材が熱収縮することを特徴としている。

この構成によると、フィルム状の樹脂基材に形成する配線パターンについて、その櫛歯状部分の櫛歯に相当する部分の長手方向として樹脂基材のＭＤ方向を採用して、熱収縮の影響を抑制した配線パターンを構築することができる。そのために、この配線基板の配線パターンの櫛歯状部分と太陽電池セルの電極とを重ね合わせて熱収縮するときに、熱収縮の影響を受けにくくなって、熱収縮率が十分低くない各種樹脂材料を用いても、熱収縮による位置ズレを防止する太陽電池モジュールの製造方法を得ることができる。すなわち、熱収縮率が十分低くない各種樹脂材料からなる配線基板を用いて太陽電池セルを接続する構成であっても、細かいピッチでの電極設計を可能とし、高い太陽電池特性を発揮する太陽電池モジュールの製造方法を得ることができる。

また本発明は上記構成の太陽電池モジュールの製造方法において、熱処理工程の温度を１００℃以上１８０℃以下としてもよい。そうすると、接着や電極接続等の際に熱処理を行っても、加熱温度を１８０℃以下に抑えることで、耐熱温度の低い安価な樹脂材料を用いても、熱収縮により位置ズレを防止することができる。

また本発明は上記構成の太陽電池モジュールの製造方法において、太陽電池セル側の電極と配線基板との接続に、融点が１８０℃以下の半田、もしくは、１８０℃以下で硬化する導電性接着剤を用いてもよい。そうすると、１８０℃以下の熱処理温度で樹脂基板の熱収縮を抑制しながら、太陽電池セル側の電極と配線基板との接続を確実に行うことができる。

本発明によれば、熱収縮の影響を抑制した配線パターンを構築することができ、熱収縮率が十分低くない各種樹脂材料を用いて作成される配線基板を備えた太陽電池モジュールを得ることができる。

太陽電池セルの概略説明図であって、（ａ）は断面摸式図を示し、（ｂ）はライン状の電極パターンが形成された太陽電池セルを示す平面図であり、（ｃ）はドット状の電極パターンが形成された太陽電池セルを示す平面図であり、（ｄ）は櫛歯状の電極パターンが形成された太陽電池セルを示す平面図である。 配線基板の一例を示す平面図である。 太陽電池セルの第一実施形態例を示し、（ａ）はその断面摸式図、（ｂ）は平面図である。 配線基板の他の例を示す平面図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面摸式図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの枠体と端子ボックスを装着する前の半完成状態の要部構成を示す断面図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの完成状態の要部構成を示す断面図である。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は太陽電池セルの概略説明図であって、（ａ）は断面摸式図を示し、（ｂ）はライン状の電極パターンが形成された太陽電池セルを示す平面図であり、（ｃ）はドット状の電極パターンが形成された太陽電池セルを示す平面図であり、（ｄ）は櫛歯状の電極パターンが形成された太陽電池セルを示す平面図である。図２は配線基板の一例を示す平面図である。

太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを備える太陽電池本体部と、太陽電池本体部の周囲を保持して一体化する枠体と、太陽電池本体部が生成する電力の出力部となる端子ボックスと、端子ボックスに接続される出力ケーブルとを備えており、表面から順に透光性のガラス、または、プラスチック材からなる受光面保護板、シート状のエチレンビニルアセテート等の太陽電池セル封止材、この太陽電池セル封止材の中に封止された単結晶シリコンや多結晶シリコンやアモルファスシリコンや化合物半導体等の太陽電池セル、前記太陽電池セル封止材を裏面から保護するバックフィルムの積層体を一体化して枠体に組み込んだ構成とされている。

太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルをインターコネクタにより電気的に配線したストリング、および、ガラス基板に電極を形成したものを、直／並列にセットし、受光面保護板と裏面側のバックフィルムとの間に封入して、透光性の樹脂により封止し、周辺に枠体を取り付けた構成とされている。本実施形態の太陽電池セルは、Ｎ電極、Ｐ電極が共に裏面側にある裏面電極太陽電池セル１０であって、例えば、図１（ａ）の断面摸式図に示すような構成となっており、シリコン基板１、該シリコン基板１の受光面に形成される反射防止膜２、シリコン基板１の裏面に形成されるＮ＋層３とＰ＋層４、裏面上に形成されるパッシベーション膜７、Ｎ電極５、Ｐ電極６を備えた構成とされている。また、シリコン基板１と反射防止膜２との間に別のパッシベーション膜を形成する構成としてもよい。

反射防止膜２およびパッシベーション膜７は、例えば窒化シリコン膜や酸化シリコン膜から形成することができる。

裏面側に設けられる電極パターンは、図１（ｂ）に示すようなライン状の電極パターン、図１（ｃ）に示すドット状の電極パターン、図１（ｄ）に示す櫛歯状の電極パターンに形成することができ、それぞれ、ライン状に形成されたＮ電極５ａ、Ｐ電極６ａを備えるライン状の電極パターンが形成された太陽電池セル１０Ａ、ドット状に形成されたＮ電極５ｂ、Ｐ電極６ｂを備えるドット状の電極パターンが形成された太陽電池セル１０Ｂ、櫛歯状に形成されたＮ電極５ｃ、Ｐ電極６ｃを備える櫛歯状の電極パターンが形成された太陽電池セル１０Ｃとなる。次に、複数の太陽電池セル１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）の複数の電極を接続して起電力を取り出すために装着する配線基板について説明する。

配線基板とは、絶縁性基板上に所望の配線パターンを形成したものをいい、絶縁性基板として硬質基板を用いるものとフィルム基板を用いるものがある。本実施形態では、二軸延伸法により製造されたフィルムを用いた配線基板としている。

この配線基板は、例えば、基材となる絶縁性フィルムと金属箔を接着剤などを用いて貼り合わせ、金属箔表面に保護用のレジストを所望の形状に形成した後、露出した金属箔をエッチング処理し、レジストを除去することで、所望の配線パターンを有する配線基板が形成される。このとき、形成する配線パターンに合わせてフィルムの向きを決めることで、熱収縮に強い配線基板を製造することができる。

一般にフィルムの製造は、溶解した樹脂基材をロール状に巻き取りながら縦方向（巻き取り方向：ＭＤ方向）と横方向（ＴＤ方向：ＭＤ方向と直交する方向）に延伸して均一な厚さのフィルムを製造する二軸延伸法で行われている。この方法の特徴として、ＭＤ方向に応力が残りやすいため、加熱収縮する際にはこのＭＤ方向で収縮しやすく、ＴＤ方向に比べて数倍から数十倍の熱収縮率となることがある。つまり、樹脂基材のＴＤ方向の熱収縮率は小さく、ＭＤ方向の熱収縮率は大きくなる。

そのために、半導体分野で用いられているフレキシブル配線基板の樹脂基材としては、二百数十℃に加熱しても形状変化がほとんど生じない耐熱性に優れたポリイミドフィルムが用いられている。しかし、ポリイミドフィルムは非常に高価であり、太陽電池モジュールの配線基板として使用する場合、モジュール面積と同等の面積が必要になることを考えると量産化することは困難である。

一方、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などのポリエステル系のフィルムは、包装用材料などとして一般的な用途に広く普及しているため安価であり、ポリイミドフィルムの数十分の一程度のものもある。しかし、ポリエステル系のフィルムは、ポリイミドフィルムと比べて耐熱性が大きく劣っており、配線基板の基材として使用されている場合もあるが、熱のかからない用途に限定されている。例えば、一般的なＰＥＴフィルム単体であれば、１５０℃、３０分の加熱処理に対して、熱収縮率は、ＭＤ方向で２％、ＴＤ方向で０．２％程度であることが知られている。実際には、金属箔が貼り合わされているので、その収縮率は前記値より小さくなるが、ＭＤ方向の収縮率がＴＤ方向よりも大きいことは変わらない。また、具体的な収縮率は、配線パターンによって異なる。

太陽電池モジュールに配線基板を使用する場合、モジュール製造時に、太陽電池セルとの接続および太陽電池モジュールの封止の両工程で、少なくとも１００℃以上での加熱が必要となる。また、一般的なＰＥＴ樹脂は、変色や変性、変形が起こるため、処理温度は１８０℃以下とする必要がある。ＰＥＮや他のポリエステル系のフィルムに関しても、多少の差はあるが同様のことが言える。そのために、太陽電池モジュールに配線基板を使用するような用途では、熱収縮の問題から、通常半導体分野では、配線基板の基材としてポリエステル系のフィルムは用いない。しかし、太陽電池セルでは、半導体のような縦方向、横方向ともに緻密で複雑な配線パターンを用いる必要はなく、後述するような単純なパターンとなり、高い精度が要求される方向が一方向に限定されるので、この高い精度が要求される方向を樹脂基材のＴＤ方向とし、他方をＭＤ方向となるようにパターン形成することで使用可能となる。このようにすることで、安価なポリエステルフィルムを配線基板に使用することができ、結果として太陽電池モジュールの量産化が可能となる。

図２に配線基板の一例を示す。この配線基板は、その配線が、ライン状の電極パターンが形成された太陽電池セル１０Ａ、もしくは、ドット状の電極パターンが形成された太陽電池セル１０Ｂに設けられる電極に対応して形成される櫛歯状のＰ配線とＮ配線が互いに向き合う形で形成された配線基板２０であって（セル電極が櫛歯状の場合でもこの配線基板に設置可能である）、複数の（例えば１２個の）太陽電池セルを設置したときに、これらの複数のセルを直列に接続する接続配線９ａ〜９ｍを備えている。太陽電池セルに設けられる電極に対応して形成される配線（Ｐ配線とＮ配線）は、電極の幅に対して同等以上の幅を有していることが好ましく、この配線基板上の配線に太陽電池セルの電極と配線基板の配線を重ね合わせるように接続することで、太陽電池モジュールとしての配線を行う。このように電極と配線を重ねることで、太陽電池で発生した電気を集電する際の電気抵抗を小さくすることができ、高い太陽電池特性が得られる。

ここで、配線基板の配線と太陽電池セルの電極の接続に、例えば、低融点はんだや低温硬化型の導電性接着剤を用いて、接続のための加熱温度を１８０℃以下に抑えるようにしている。この場合に、配線基板の樹脂基材をＰＥＴやＰＥＮなどのポリエステル系のフィルムを用いると、１８０℃以下の比較的低い温度の処理温度であっても、熱収縮による位置ズレが起こり配線不良となる可能性がある。そこで、太陽電池セルの一方の電極と、隣接する他方の電極と接続する配線とが接触する危険性が高いため、隣接して多数の配線が形成される図中のＸ方向が樹脂基材のＴＤ方向となり、Ｙ方向がＭＤ方向となる樹脂基材からなる配線基板を用いることにする。

上記したように、複数の配線が隣接して並設される前記配線パターンの幅方向を、前記樹脂基材のＴＤ方向とした配線基板２０とすることで、細かいピッチで配線される幅方向に樹脂基材のＴＤ方向を採用し、パターンマージンを大きくとれる方向に樹脂基材のＭＤ方向を採用することになって、熱収縮により位置ズレを防止して熱収縮の影響を受けない配線パターンを構築することができる。

次に、太陽電池セルの櫛歯状のフィンガー電極を介して、セル端部に設けるバスバー電極に集電するタイプの太陽電池セルと、このバスバー電極に当接する接続配線を介して接続する配線基板とからなる太陽電池モジュールについて、図３および図４を用いて説明する。

図３（ａ）に示す太陽電池セル１０Ｃは、Ｎ電極５、Ｐ電極６がともに裏面に形成された裏面電極型太陽電池であって、例えばＮ型のシリコン基板１、該シリコン基板１の受光面に形成される反射防止膜２、シリコン基板１の裏面に形成されるＮ＋層３とＰ＋層４、裏面上に形成されるパッシベーション膜７、Ｎ電極５、Ｐ電極６を備えた構成とされている。また、図３（ｂ）に示すように本実施形態の太陽電池セル１０Ｃに形成するＮ電極５はフィンガーＮ電極５ｃであり、Ｐ電極６はフィンガーＰ電極６ｃであって、これらが櫛歯状に形成されており、セル端部にバスバーＮ電極５０とバスバーＰ電極６０が形成されている。

上記の太陽電池セル１０Ｃに対応して使用する配線基板２１の一例を図４に示す。ここで使用する配線基板の配線は、隣接する太陽電池セルのバスバーＮ電極５０とバスバーＰ電極６０を直列に接続する配線パターンおよび太陽電池ストリング間を接続する配線パターンを形成する接続配線９（９ａ〜９ｍ）を有する。

この接続配線９（９ａ〜９ｍ）に太陽電池セルのバスバー電極（バスバーＮ電極５０、バスバーＰ電極６０）をそれぞれ接続することで、太陽電池モジュールとしての配線を行う。つまり、太陽電池セルのフィンガー電極だけで電流を収集し、セル端部にあるバスバー電極に集電する。このようにバスバー部分のみを配線基板の接続配線９に重ね合わせて配線すればよいので、フィンガー電極での損失が起こらないようにフィンガー電極の抵抗を小さくする工夫が必要となるが、設置のための位置あわせは容易である。

この場合のバスバー電極と接続配線との接続は、前述した低融点はんだや低温硬化型の導電性接着剤を用いることで、接続のための加熱温度を１８０℃以下に抑えることができる。また、この際に、配線基板の基材がＰＥＴやＰＥＮなどのポリエステル系のフィルムであれば、１８０℃以下の処理であっても、熱収縮により位置ズレが起こり配線不良となる可能性があるので、フィンガー電極の端部と接触する可能性が高い、図中Ｙ方向を樹脂基材のＴＤ方向となるようにした配線基板２１を用いることが好ましい。

上記したように、接触する可能性が高く設計マージンの少ない方向を、樹脂基材のＴＤ方向とした配線基板２１とすることで、熱収縮により位置ズレを防止して熱収縮の影響を受けない配線パターンを構築することができる。

配線基板２１を装着し接続した後、ＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）などの透光性封止材、ガラスなどの透光性基板、および耐候性フィルムで挟み込み、加熱真空圧着およびアニール処理してモジュールを封止し、枠体および外部へ電気を取り出すための端子ボックスを取り付けて太陽電池モジュールが完成する。

上記のように、太陽電池セルの電極パターンと配線基板の配線パターンの形状から、設計マージンの少ない方向を、樹脂基材の熱収縮率の小さい方向とし、設計マージンが少なく誤差を小さく抑える必要のある方向に前記樹脂基材の熱収縮率の小さい方向を合致させることで、熱収縮の影響を抑制した配線パターンを構築することができ、熱収縮率が十分低くない安価な樹脂材料を用いて作成される配線基板を備えた太陽電池モジュールを得ることができる。

加熱真空圧着およびアニール工程でも、使用する封止材の種類にもよるが、一般には１２０〜１８０℃で１０〜６０分程度加熱されるため、配線基板にポリエステル系のフィルムを用いた場合、熱による収縮で太陽電池セルと配線基板の位置ズレが起こる可能性がある。この場合でも、設計マージンの小さい方向を樹脂基材のＴＤ方向とすることで、位置ズレによるモジュールの不良発生を防ぐことができる。

このように、太陽電池モジュールで使用する配線パターンは、単純で全てのセルに対して同様なパターンとなるため、設計マージンの小さい方向を基材フィルムのＴＤ方向とし、余裕のある方向をＭＤ方向とすることで、非常に安価であるが熱収縮率の大きなＰＥＴやＰＥＮなどのポリエステル系のフィルムを使用可能となる。

（実施例）
実施例として図１に示すライン状の電極パターンが形成された太陽電池セル１０Ａと図２に示す配線基板２０を用いて太陽電池モジュールＭを製造した。太陽電池セル１０Ａは図１（ａ）に示すように、太陽電池裏面側にＮ＋層３、Ｐ＋層４がライン状に交互に形成され、受光面には例えば窒化シリコン膜からなる反射防止膜２、裏面側にはパッシベーション膜７が形成され、Ｎ＋層、Ｐ＋層上にそれぞれＮ電極５、Ｐ電極６が形成されている。この構成の太陽電池セル１０Ａは既知の方法により製造することができる。ここで、太陽電池セル１０Ａの電極は、銀を主成分とする焼成電極であり、ライン状のＮ電極５ａ、Ｐ電極６ａが交互に形成されており、Ｎ電極５ａとＰ電極６ａとの間隔は０．５ｍｍとした。また、各電極の幅は、両電極とも０．２ｍｍとなるようにした。また、電極の表面にはんだ（Ｓｎ−Ｂｉはんだ）Ｈをコートした。

次に、配線基板２０として、基材に２５μｍ厚のＰＥＴフィルムを用い、接着剤を用いて３５μｍの銅箔と貼り合わせた後、保護レジストを形成し、所望の形状にエッチングして作製した。配線基板２０には、櫛歯状のＮ配線とＰ配線が備えられているとともに、裏面電極型太陽電池セルのＮ型用電極に電気的に接続されるＮ型用配線と、隣接する太陽電池セルのＰ型用電極に電気的に接続されるＰ型用配線とを電気的に接続する接続配線が形成されている。また、各ストリングが直列に接続されるような配線も形成されている。

ここで、太陽電池セルの電極と重なる部分の配線の幅は、０．３５ｍｍとした。上記の電極の幅０．２ｍｍよりも配線の幅が広いのは、太陽電池セルで発生した電流の集電の際に、電気抵抗によりセル特性が低下することを防ぐためであり、配線と隣接する反対の極性の電極との距離は０．１５ｍｍとなる。また、櫛形状のＮ配線、Ｐ配線のバスバーにあたる箇所と、反対の極性の太陽電池セル電極の先端との距離を０．５ｍｍとした。また、配線基板は設計マージンの小さいモジュールのＸ方向を基材のＴＤ方向として作製した。

続いて図５（ａ）に示すように、１２枚の太陽電池セル１０Ａ（１０ａ〜１０l）を配線基板上に設置し、ＵＶ硬化接着剤を用いて太陽電池セルが動かないように配線基板上に仮止めした。そして、図５（ｂ）に示すように、Ｎ電極５ａとＮ配線９１とを、また、Ｐ電極６ａとＰ配線９２とを、リフローはんだ付けを行い電気的に接続した。このリフローはんだ付けは、接続する箇所に予めはんだＨをコートしておき、そこに電子部品を配置してから加熱するはんだ付け手法であって、本実施形態においては、加熱するピーク温度が１５０℃となるように設定した。

次に、図６に示すように、封止材としてＥＶＡのフィルムを受光面側および裏面側に設置し、さらに受光面側にはガラス基板１１を、裏面側には耐候性フィルム１２を設置し、ラミネーターにより加熱真空圧着をし、さらにアニール処理して太陽電池モジュールを封止した。それぞれの工程における加熱温度と処理時間はそれぞれ、ラミネーターでは１３０℃で５分間、アニール処理は１４０℃で４０分間行った。

上記のような工程を経て、図７に示すように、モジュールの周囲にアルミ製の枠体３０を取り付け、外部へ電気を取り出すために端子ボックス８を取り付けて太陽電池モジュールＭを２台（ＭＡとＭＢ）完成した。太陽電池モジュールＭが生成する電気は出力ケーブル８１を介して取り出すことができる。

（比較例）
比較例として、配線基板の基材であるＰＥＴフィルムのＴＤ方向をＹ方向とし、ＭＤ方向を基板形状のＸ方向として、逆の方向とし、その他の条件は、実施例と同じ条件として太陽電池モジュールＭａ、Ｍｂの２台作製した。

実施例として作製した太陽電池モジュールＭＡ、ＭＢと、比較例として作製した太陽電池モジュールＭａ、Ｍｂとで、不良モードの発生の有無と不良セルの発生数の確認試験を行った。その結果を表１に示す。

比較例で発生した不良原因は、比較例Ｍａ、Ｍｂの２台とも、１２枚中２枚のセルが位置ズレによりショートしていたことであった。実施例ＭＡ、ＭＢの２台は、位置ズレによる不良は発生せず問題なく作製できており、寸法的余裕が少なく設計マージンが小さい方向を基材フィルムのＴＤ方向とすることで、熱による収縮の影響を受け難くなることが確認できた。

上記したように、配線基板の樹脂基材を、太陽電池セルの電極パターンと配線基板の配線パターンの形状から、設計マージンの少ない方向を、前記樹脂基材の熱収縮率の小さい方向とし、配線パターンの複数の配線が並設される幅方向を、前記樹脂基材のＴＤ方向とすることで、比較的単純で、同一パターンの繰り返しである太陽電池セル接続の配線パターンの中で、細かいピッチで配線される幅方向に樹脂基材のＴＤ方向を採用し、パターンマージンを大きくとれる方向に樹脂基材のＭＤ方向を採用することになって、熱収縮の影響を受けない配線パターンを構築することができる。

そのために、本発明に係る太陽電池モジュールは、熱収縮率が十分低くない安価な各種樹脂材料からなる配線基板を用いて太陽電池セルを接続する構成であっても、細かいピッチでの電極設計を可能とし、高い太陽電池特性を発揮する太陽電池モジュールとなる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、上記構成の太陽電池モジュールを、１００℃以上１８０℃以下の熱処理工程温度で製造するので、耐熱温度の低い安価な樹脂材料を用いても、熱収縮により位置ズレを防止することができ、不良品が発生しない製造方法となる。

そのために、本発明によれば、フィルム状の樹脂基材に配線パターンを形成した配線基板を用いて、互いに隣り合う裏面電極型太陽電池セル同士を電気接続する太陽電池モジュールにおいて、フィルム状の樹脂基材に形成する配線パターンを、その形成する複数の配線の長手方向を第１の方向とし、複数の配線を併設する幅方向を第２の方向とし、この第２の方向に熱収縮率の小さい樹脂基材のＴＤ方向を採用することで、熱収縮の影響を抑制した配線パターンを構築することができる。そのために、熱収縮率が十分低くない各種樹脂材料を用いて作成される配線基板を備えた太陽電池モジュールを得ることができる。また、この太陽電池モジュールを製造する際の熱処理工程の温度を１００℃以上１８０℃以下の製造方法とすることで、耐熱温度の低い安価な樹脂材料を用いても、熱収縮により位置ズレを防止した配線基板を備える太陽電池モジュールを製造することができる。

本発明に係る太陽電池モジュールは、熱収縮率が十分低くない安価な各種樹脂材料を用いて作成される配線基板を備えた太陽電池モジュールとなるので、大量生産が求められる太陽電池分野に好適に適用可能となる。

１ シリコン基板
２ 反射防止膜
３ Ｎ＋層
４ Ｐ＋層
５ Ｎ電極
６ Ｐ電極
７ パッシベーション膜
９ 接続配線
１０ 太陽電池セル
２０ 配線基板
２１ 配線基板
３０ 枠体
Ｈ はんだ
Ｍ 太陽電池モジュール

Claims (6)

1. フィルム状の樹脂基材に配線パターンを形成した配線基板を用いて、互いに隣り合う裏面電極型太陽電池セル同士を電気接続する太陽電池モジュールであって、
   前記配線パターンが櫛歯状部分と該櫛歯状部分を接続する部分とを備え、該櫛歯状部分を接続する部分を介して前記互いに隣り合う裏面電極型太陽電池セル同士が電気接続されていると共に、前記櫛歯状部分を接続する部分の一つに対して前記櫛歯状部分の櫛歯に相当する部分がその長手方向と直交する方向に複数並ぶように配置されており、
   前記櫛歯状部分の櫛歯に相当する部分の長手方向が前記樹脂基材のフィルム製造時の巻き取り方向のＭＤ方向であることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記樹脂基材が、二軸延伸樹脂フィルム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。
3. 前記樹脂基材が、ポリエステル系のフィルムであることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記フィルムが、ポリエチレンテレフタレートＰＥＴもしくはポリエチレンナフタレートＰＥＮのいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記裏面電極型太陽電池セルが封止材を用いて封止された請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
6. フィルム状の樹脂基材に配線パターンを形成した配線基板を用いて、互いに隣り合う裏面電極型太陽電池セルを電気接続する太陽電池モジュールの製造方法であって、
   前記配線基板の前記配線パターンが櫛歯状部分と該櫛歯状部分を接続する部分とを備え、該接続する部分の一つに対して前記櫛歯状部分の櫛歯に相当する部分がその長手方向と直交する方向に複数並ぶように配置されており、前記櫛歯状部分の櫛歯に相当する部分の長手方向が前記樹脂基材のフィルム製造時の巻き取り方向のＭＤ方向であり、
   前記櫛歯状部分を接続する部分を介して前記互いに隣り合う裏面電極型太陽電池セル同士が電気接続されるように、前記裏面電極型太陽電池セルの電極と前記配線基板の前記配線パターンの前記櫛歯状部分とを重ねた状態として、熱処理工程を行う際に前記樹脂基材が熱収縮することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。