JP5692103B2 - 太陽電池モジュール製造におけるフラックス塗布用具及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
この半田付けに際して、太陽電池セルの表裏面の電極には、あらかじめフラックスが塗布される。
〔1〕 複数の太陽電池セルそれぞれのバスバー電極に配線材を電気的に接続して太陽電池モジュールを製造するに際し、前記バスバー電極に配線材を半田付けするためのフラックスを塗布するフラックス塗布用具であって、支持基体と、この支持基体に立設され、前記バスバー電極の幅と同一又はこれより小さい幅を有し、フラックスを含浸したスポンジ体からなる塗布部材とを備えたスタンプ体を有し、前記バスバー電極に前記塗布部材の先端部を弾性的に縮小変形させて接触させることにより該塗布部材に含浸されていたフラックスをバスバー電極に移行塗布させる用具において、前記塗布部材の先端部が先端に向かうにつれてその厚さが薄くなる先細形状を有しており、前記スタンプ体は、更に、前記支持基体上に前記塗布部材の先端部の高さ位置よりも低く立設され、前記バスバー電極に前記塗布部材の先端部を弾性的に縮小変形させて接触させる際に、先端部が太陽電池セルに当接して前記塗布部材の弾性的な縮小変形がそれ以上生じないように制限するストッパ部材と、前記塗布部材と支持基体との間に介装される板状の部材であって、その厚さを変えることにより該塗布部材の先端部の高さ位置を調整して前記バスバー電極へのフラックスの塗布幅を変更可能なスペーサ部材とを備えることを特徴とする太陽電池モジュール製造におけるフラックス塗布用具。
〔2〕 前記支持基体に、太陽電池セルに係合してバスバー電極に対する塗布部材の塗布位置を案内する案内部材が配設された〔1〕記載のフラックス塗布用具。
〔3〕 前記案内部材は、前記支持基体の周囲に一体に立設された側壁であって、該側壁で囲まれる内寸が太陽電池セルの外寸に対応し、側壁の高さが塗布部材の先端部の高さに対応する〔2〕記載のフラックス塗布用具。
〔4〕前記ストッパ部材は、前記支持基体の塗布部材を立設する面の該塗布部材を設けた領域を除くすべての領域に設けられており、前記塗布部材を弾性的に縮小変形させてバスバー電極に接触させる際、前記ストッパ部材の先端部である上面部が太陽電池セルの板面に当接して前記塗布部材の弾性的な縮小変形がそれ以上生じないように制限する〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のフラックス塗布用具。
〔5〕 複数の太陽電池セルそれぞれのバスバー電極にフラックスを塗布し、次いで配線材を半田付けすることにより該複数の太陽電池セルを電気的に接続して太陽電池モジュールを製造する方法において、前記フラックスの塗布を〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のフラックス塗布用具を用いて行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
本発明に係る太陽電池モジュールは、図1に示すように、複数の太陽電池セル(太陽電池セル1、1’)それぞれのバスバー電極(バスバー電極3b、バスバー電極4b’)に配線材(インターコネクター5)を半田付けすることにより該複数の太陽電池セルを電気的に接続する構成となっている。なお、太陽電池セル1、1’の構成は同じであり、太陽電池セル1’において太陽電池セル1と同じ構成部材には参照符号に「’」を付けている。以降、太陽電池セル1を代表例として説明するが、太陽電池セル1’でも同じように構成される。
インターコネクタ5は、平角状の銅箔やインバール合金箔等で形成される。また、インターコネクタ5の厚さは10〜200μmであることが好ましく、より好ましくは50〜100μmである。厚さが10μm未満であると電力損失が大きい場合があり、200μmを超えるとセル端部で割れる場合がある。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法として、インターコネクタ5の太陽電池セル1、1’への接続例を以下に説明する。
まず、図1に示すように、太陽電池セル1を用意する。太陽電池セル1の表面バスバー電極3b及び太陽電池セル1’の裏面バスバー電極4b’に、本発明の一実施例に係る図3に示すフラックス塗布用具により半田付け用のフラックスを塗布し、表面に半田がコーティングされた配線材(インターコネクタ5)を用い、バスバー電極3b、4b’に配線材を半田付け(半田接続)して配線材をバスバー電極3b、4b’に接続する。なお、太陽電池セル1、1’の場合と同様に、隣接する太陽電池セルにおいて一方の太陽電池セルの表面バスバー電極、他方の太陽電池セルの裏面バスバー電極それぞれにフラックスを塗布し、両者を配線材(インターコネクタ5)で半田付けして接続することを繰り返すことにより、更に多くの太陽電池セルを接続することが可能である。
このフラックス塗布用具10は、四角板状の支持基体13aと、この支持基体13aの周囲に一体に突設された案内部材(側壁)13bと、前記支持基体13a上にスペーサ部材14を介して立設された塗布部材15と、支持基体13aと案内部材(側壁)13bとで構成される枠状体13内に埋設されるように配設されたストッパ部材16とを備えたスタンプ体17を有するもので、前記塗布部材15の先端部は常時はストッパ部材16の表面より所定長さ突出している。なお、前記塗布部材15は、太陽電池セルのバスバー電極の数に応じた2個が立設されており、バスバー電極の形成数に応じてバスバー電極間の間隔と同じ間隔を持って立設することができる。
まず、図6(A)に示すように、太陽電池セル1の受光面を上に向けて(即ち、裏面バスバー電極4bを下方に向けて)、裏面バスバー電極4bを塗布部材15の先端部に載せる。
次に、フラックス塗布用具のスタンプ体17を固定して太陽電池セル1をストッパ部材16側へ押圧し、又は太陽電池セル1を固定してフラックス塗布用具のスタンプ体17を太陽電池セル1側に押圧する。このとき、案内部材13bにより太陽電池セル1は、裏面バスバー電極4bに対して塗布部材15の先端部が適切な位置に押し付けられるように案内される。
図6(B)に示すように、太陽電池セル1がストッパ部材16に当接するまで押し込まれると共に、塗布部材15の先端部が弾性的に縮小変形してそこからフラックスが染み出し、太陽電池セル1の裏面バスバー電極4bに塗布される。このときの塗布部材15の先端と太陽電池セル1の裏面バスバー電極4bが接触する幅は0.5〜3mm程度がよく、本実施形態では3mmである。以上の結果、図7に示すように、太陽電池セル1の裏面バスバー電極4bからはみ出すことなく、所望の領域Fにフラックスが塗布される。フラックス塗布領域Fは、裏面バスバー電極4bの全面であることが好ましい。フラックス塗布後に太陽電池セル1を取り出すと、塗布部材15の先端部分は元の形状に戻る。
表面バスバー電極3bについても前記と同様の手順によってフラックス塗布が行われる。
厚さ300μm、比抵抗0.5Ω・cmの、ホウ素ドープ{100}P型アズカットシリコン基板2枚を用意した。濃水酸化カリウム水溶液によりダメージ層を除去した後、これらの基板を同時に水酸化カリウム/2−プロパノール混合溶液に浸漬した。水洗、乾燥後、アンモニア過水・フッ酸・塩酸過水・フッ酸洗浄し、水洗・乾燥した。次に、この基板2枚を非受光面同士を重ね合わせ、石英ボートに搭載して、拡散炉に投入した。ヒーター温度を850℃まで昇温して、オキシ塩化リンを窒素毎分1リットル/分にてバブリングさせた。バブリング蒸発したオキシ塩化リンを、酸素ガス毎分1リットル/分を伴ってシリコン表面にリンガラスとして堆積させた。引き続き、窒素雰囲気中に30分間放置した後、拡散炉から取出した。
拡散処理を施したこれら2枚の基板に対してHFでリンガラスを除去後、900℃の酸素雰囲気で熱処理し、酸化膜パッシベーション層を形成した。次に、前記基板に対し、プラズマCVD処理により表面にSiN膜を製膜した。この際、原料ガスとしてモノシランガスとアンモニアガスを使用した。また、プラズマを発生させるための電源の周波数は、マイクロ波を用い、圧力は0.5Torr、基板温度は400℃、処理時間は5分間とした。その後、スクリーン印刷でアルミニウムペーストをほぼ全面に印刷し、銀ペーストをバスバー形状に印刷・焼成して裏面電極を形成した。最後に、受光面にスクリーン印刷により銀ペーストをパターン印刷・焼成し、表面フィンガー電極と、表面バスバー電極を形成し、太陽電池セル2枚を得た。
即ち、太陽電池セル1、1’の表裏バスバー電極3b、4b、3b’、4b’に、図3に示すフラックス塗布用具を用いてフラックスを塗布した。その塗布方法としては次の通りに行った。まず、図6(A)に示すように、太陽電池セル1の裏面バスバー電極4bを下向きにして該裏面バスバー電極4bが塗布部材15の先端部に当接するように、太陽電池セル1を塗布部材15上に載せる。続いて、図6(B)に示すように、太陽電池セル1をスタンプ体17側に押圧し、弾性的に縮小変形した塗布部材15の尖頭部からフラックスを染み出させ、裏面バスバー電極4bに塗布した。次いで、太陽電池セル1の表面バスバー電極3bを下向きにして裏面バスバー電極4bの場合と同様にフラックスを塗布した。また、2枚目の太陽電池セル1’の表面バスバー電極3b’と裏面バスバー電極4b’にも同様な方法でフラックスを塗布した。
次に、インターコネクタ5と太陽電池セル1の表面バスバー電極3bを半田接続した。また、もう一つの太陽電池セル1’の裏面バスバー電極4b’も半田接続し、図1(A)、(B)に示すように太陽電池セル1、1’を連結した。
また、図2に示すように、モジュール外部への配線として太陽電池セル1’の表面バスバー電極3b’に、外部取出しインターコネクタ6を半田接続し、更にインターコネクタ6に外部端子11bを取り付けた。同様に、太陽電池セル1の裏面バスバー電極(銀電極)4bに、外部取出しインターコネクタ7を半田接続し、更にインターコネクタ7に外部端子11aを取り付けた。
最後に、ガラス板等の透明基板9と裏面カバー8との間に、太陽電池セル1、1’の受光面である表面を透明基板9に向けて挟み、透明な充填材料12でインターコネクタ5で連結した太陽電池セル1、1’を封入し、太陽電池モジュールIを得た。
実施例1と同じ2枚の太陽電池セルを使用して、太陽電池セル1、1’のバスバー電極3b、4b、3b’、4b’に、図3のフラックス塗布用具に代わりにハケを使用してフラックスを塗布した。その結果、フラックスがバスバー電極3b、4b、3b’、4b’からはみ出し美観が悪い部分があり、またこれらのバスバー電極の一部にフラックスが塗布されていない部分も見られた。
次に、インターコネクタ5と太陽電池セル1の表面バスバー電極3bを半田接続し、もう一つの太陽電池セル1’の裏面バスバー電極4b’も半田接続して、図1(A)、(B)に示すように太陽電池セル1、1’を連結した。また、モジュール外部への配線として、太陽電池セル1’の表面バスバー電極3b’と太陽電池セル1の裏面バスバー電極(銀電極)4bに外部取出しインターコネクタ6、7を半田接続し、更にそれぞれ外部端子11b、11aを取り付けた。最後に、ガラス板等の透明基板9と裏面カバー8との間に、太陽電池セル1、1’の受光面である表面を透明基板9に向けて挟み、透明な充填材料12でインターコネクタ5で連結した太陽電池セル1、1’を封入し、太陽電池モジュールIIを得た。
実施例1ではモジュールフィルファクタ(FF)が比較例1よりも極めて高くなり、変換効率も大幅に高くなった。
2、2’ 半導体基板
2p、2p’ P型領域
2n、2n’ N型領域
3、3’ 表面集電電極
3a、3a’ フィンガー電極
3b、3b’ 表面バスバー電極
4b、4b’ 裏面バスバー電極
5 インターコネクタ
6、7 外部取出しインターコネクタ
8 裏面カバー(バックシート)
9 透明基板
10 フラックス塗布用具
11a、11b 外部端子
12 充填材料
13 枠状体
13a 支持基体
13b 案内部材(側壁)
14 スペーサ部材
15 塗布部材(スポンジ体)
16 ストッパ部材
17 スタンプ体
F フラックス塗布領域
Claims (5)
- 複数の太陽電池セルそれぞれのバスバー電極に配線材を電気的に接続して太陽電池モジュールを製造するに際し、前記バスバー電極に配線材を半田付けするためのフラックスを塗布するフラックス塗布用具であって、支持基体と、この支持基体に立設され、前記バスバー電極の幅と同一又はこれより小さい幅を有し、フラックスを含浸したスポンジ体からなる塗布部材とを備えたスタンプ体を有し、前記バスバー電極に前記塗布部材の先端部を弾性的に縮小変形させて接触させることにより該塗布部材に含浸されていたフラックスをバスバー電極に移行塗布させる用具において、前記塗布部材の先端部が先端に向かうにつれてその厚さが薄くなる先細形状を有しており、前記スタンプ体は、更に、前記支持基体上に前記塗布部材の先端部の高さ位置よりも低く立設され、前記バスバー電極に前記塗布部材の先端部を弾性的に縮小変形させて接触させる際に、先端部が太陽電池セルに当接して前記塗布部材の弾性的な縮小変形がそれ以上生じないように制限するストッパ部材と、前記塗布部材と支持基体との間に介装される板状の部材であって、その厚さを変えることにより該塗布部材の先端部の高さ位置を調整して前記バスバー電極へのフラックスの塗布幅を変更可能なスペーサ部材とを備えることを特徴とする太陽電池モジュール製造におけるフラックス塗布用具。
- 前記支持基体に、太陽電池セルに係合してバスバー電極に対する塗布部材の塗布位置を案内する案内部材が配設された請求項1項記載のフラックス塗布用具。
- 前記案内部材は、前記支持基体の周囲に一体に立設された側壁であって、該側壁で囲まれる内寸が太陽電池セルの外寸に対応し、側壁の高さが塗布部材の先端部の高さに対応する請求項2記載のフラックス塗布用具。
- 前記ストッパ部材は、前記支持基体の塗布部材を立設する面の該塗布部材を設けた領域を除くすべての領域に設けられており、前記塗布部材を弾性的に縮小変形させてバスバー電極に接触させる際、前記ストッパ部材の先端部である上面部が太陽電池セルの板面に当接して前記塗布部材の弾性的な縮小変形がそれ以上生じないように制限する請求項1〜3のいずれか1項記載のフラックス塗布用具。
- 複数の太陽電池セルそれぞれのバスバー電極にフラックスを塗布し、次いで配線材を半田付けすることにより該複数の太陽電池セルを電気的に接続して太陽電池モジュールを製造する方法において、前記フラックスの塗布を請求項1〜4のいずれか1項記載のフラックス塗布用具を用いて行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
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